DISERTASI PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN-ASAM AMINO SEBAGAI UPAYA MEMPERBAIKI SIFAT FISIKOKIMIA DAN BIOAVAILABILITAS KARBAMAZEPIN

ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga

DISERTASI PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN-ASAM AMINO SEBAGAI UPAYA MEMPERBAIKI SIFAT FISIKOKIMIA DAN BIOAVAILABILITAS KARBAMAZEPIN (CARBAMAZEPINE-AMINO ACID PRODRUGS TO IMPROVE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES AND BIOAVAILABILITY OF CARBAMAZEPINE)

DEWI ISADIARTUTI NIM 090970201

PROGRAM STUDI S3 MIPA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2015

DISERTASI

PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...

DEWI ISADIARTUTI


LEMBAR PENGESAHAN

Naskah disertasi ini telah disetujui Pada tanggal 10 Maret 2015 Oleh:

PROMOTOR

Prof. Dr. Tutuk Budiati, Apt., M.S NIP. 194801261976032001

KO-PROMOTOR

Prof. Dr. Suwaldi Martodihardjo, Apt., M.Sc NIP 194805071976031001

Mengetahui, DEKAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA

Prof. Dr. Win Darmanto, M.Si, PhD. NIP. 196106161987011001 ii DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Disertasi ini telah diuji pada Ujian Tertutup Tanggal: 11 Februari 2015 _____________________________________________________________________

PANITIA PENGUJI DISERTASI Ketua

: Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA.

Anggota

: 1. Prof. Dr. Tutuk Budiati, Apt., M.S.

(Promotor)

2. Prof. Dr. Suwaldi Martodihardjo, Apt., M.Sc. (Ko-Promotor) 3. Dr. Achmad Radjaram, Apt. 4. Dr. Fahimah Martak, M.Si. 5. Dr. Hari Basuki Notobroto, dr., M.Kes. 6. Prof. Dr. rer.nat. Moch.Yuwono, Apt., M.S. 7. Dr. Dwi Setyawan, S.Si., Apt., M.Si.

Ditetapkan dengan Surat Keputusan Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Nomor: 119/UN3.1.8/2015 Tanggal 30 Januari 2015

iii DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


DAFTAR ISI Halaman Halaman JUDUL ................................................................................................

i

Halaman PENGESAHAN ................................................................................... ii PANITIA PENGUJI ...........................................................................................

iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................

iv

PRAKATA ........................................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR .... ......................................................................................

x

DAFTAR TABEL . ...........................................................................................

xi

DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR SINGKATAN INTISARI

...................................................................................

xiii

.................................................................................. xiv

........................................................................................................

xv

ABSTRACT ....................................................................................................

xvi

KATA MUTIARA ............................................................................................... xvii BAB I

PENGANTAR ..................................................................................... 1.1 LATAR BELAKANG

1

................................................................... 1

1.2 RUMUSAN MASALAH ................................................................ 6 1.3 TUJUAN PENELITIAN ................................................................. 7 1.4 MANFAAT PENELITIAN ............................................................. 8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 9 2.1 TINJAUAN TENTANG SIFAT FISIKOKIMIA ............................ 9 2.1.1 Tinjauan Tentang Kelarutan ................................................. 10 2.1.1.1 Tinjauan Tentang Prodrug .................................................. 15 2.1.2 Tinjauan Tentang Disolusi ..................................................... 19 2.1.2 Tinjauan Tentang Koefisien Partisi

...................................... 22

2.2 TINJAUAN TENTANG BIOAVAILABILITAS .......................... 23 2.3 TINJAUAN TENTANG KARBAMAZEPIN ............................... 31 2.4 TINJAUAN TENTANG ASAM AMINO ..................................... 38 2.5 TINJAUAN TENTANG PEMBENTUKAN PRODRUG ............. 40 iv DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


BAB III KONSEP ILMIAH DAN HIPOTESIS ................................................. 42 3.1 KONSEP ILMIAH

........................................................................ 42

3.2 HIPOTESIS PENELITIAN BAB IV METODE PENELITIAN

.......................................................... 44

................................................................... 47

4.1 JENIS DAN RANCANGAN PENELITIAN

................................ 47

4.2 PENELITIAN TAHAP I PEMBENTUKAN PRODRUG ............... 47 4.2.1 Bahan Penelitian

......................................................................... 47

4.2.2 Alat Penelitian .............................................................................. 47 4.2.3 Lokasi Penelitian .......................................................................... 48 4.2.4 Prosedur Kerja

............................................................................ 49

4.3 PENELITIAN TAHAP II KARAKTERISASI SIFAT FISIKOKIMIA ................................................................................. 50 4.3.1 Variabel Penelitian

...................................................................... 50

4.3.2 Definisi Operasional .................................................................... 51 4.3.3 Bahan Penelitian .......................................................................... 51 4.3.4 Alat Penelitian .............................................................................. 51 4.3.5 Lokasi Penelitian

......................................................................... 51

4.3.6 Prosedur ......................................................................................... 52 4.4 PENELITIAN TAHAP III UJI BIOAVAILABILITAS .................... 53 4.4.1 Variabel Penelitian ...................................................................... 53 4.4.2 Definisi Operasional ................................................................... 54 4.4.3 Bahan Penelitian ......................................................................... 54 4.4.4 Alat Penelitian ............................................................................ 54 4.4.5 Lokasi Penelitian

........................................................................ 54

4.4.6 Prosedur ...................................................................................... 54 4.5 Analisis Data

................................................................................. 57

BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................. 59 5.1

PEMBENTUKAN SENYAWA PRODRUG ................................ 59

5.1.1 Identifikasi Karbamazepin Bahan Penelitian ............................... 59 5.1.2 Hasil Senyawa Prodrug Karbamazepin ........................................ 61 v DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


5.1.3 Uji Kemurnian dengan KLT ......................................................... 65 5.1.4 Identifikasi Senyawa Prodrug 5.2

................................................... 66

KARAKTERISASI SIFAT FISIKOKIMIA ................................. 69

5.2.1 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan DTA ............................. 69 5.2.2 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan PXRD .......................... 71 5.2.3 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan Mikroskop ..................... 73 5.2.4 Kelarutan ...................................................................................... 74 5.2.5 Disolusi ........................................................................................ 88 5.2.6 Koefisien Partisi .......................................................................... 98 5.3 BIOAVAILABILITAS

..............................................................100

5.4 HAL BARU DALAM PENELITIAN ..........................................119 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................120 DAFTAR PUSTAKA

.......................................................................................122

vi DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


PRAKATA Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala Kasih Karunia, Hikmat, Bimbingan dan PertolonganNya, sehingga disertasi dengan judul "Pembentukan Prodrug Karamazepin-Asam Amino Sebagai Upaya Memperbaiki Sifat Fisikokimia dan Bioavailabilitas Karbamazepin” dapat diselesaikan dengan baik. Sebagian hasil penelitian ini telah dipublikasikan pada International Journal of Pharmacy and Pharmaceutics Sciences Vol 6 issue 1, 2014 dengan judul "Solubility and Dissolution Study of Physical Mixture of Carbamazepine and Amino Acids". Disertasi ini dapat diselesaikan berkat dukungan berbagai pihak, oleh karenanya pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada: 1. Prof. Dr. Tutuk Budiati, Apt., M.S. selaku promotor yang telah berkenan meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan, mendorong, memberikan nasihat dan semangat dalam menyelesaikan disertasi. Dari beliau, penulis belajar tentang ketelitian, kedisiplinan, keuletan dan berpikir kritis dalam menghadapi setiap persoalan. 2. Prof. Dr. Suwaldi Martodihardjo, Apt., M.Sc. selaku kopromotor, beliau juga pembimbing tesis penulis ketika menyelesaikan pendidikan S2 di Fakultas Farmasi Universitas Gadjah Mada yang telah berkenan memberikan bimbingan, arahan, dorongan dan nasehat yang tiada putusnya untuk senantiasa memperluas wawasan dan semangat dalam menyelesaikan disertasi. Dari beliau, penulis belajar tentang ketelitian, berpikir komprehensif, kerendahan hati dan kesabaran dalam menghadapi masalah. 3. Dr. Achmad Radjaram, Apt., Dra. Esti Hendradi, Apt., M.Si., Ph.D., Prof. Dr. Purwanto., Apt., Junaidi Khotib, S.Si., Apt., M.Kes., Ph.D., Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA, Dr. Fahimah Martak, M.Si., Dr. Hari Basuki Notobroto, dr., M.Kes., Prof. Dr. rer. nat. M. Yuwono, Apt., M.S., dan Dr. Dwi Setyawan, S.Si., Apt., M.Si. selaku penguji ujian kualifikasi, ujian proposal, ujian kelayakan dan ujian tertutup yang telah memberikan masukan, saran dan koreksi untuk perbaikan naskah disertasi ini. 4. Dirjen Pendidikan Tinggi Republik Indonesia yang telah memberikan bantuan beasiswa BPPS yang sangat bermanfaat dalam penyelesaian pendidikan Doktor ini dan bantuan dana Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi melalui BOPTN Universitas Airlangga Tahun Anggaran 2012-2014. 5. Rektor Universitas Airlangga, Prof. Dr. H. Fasich, Apt., Direktur Pascasarjana Universitas Airlangga, Prof. Dr. Hj. Sri Hajati, SH, M.S, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, Prof. Win Darmanto, Ph.D., Dekan Fakultas Farmasi Universitas Airlangga, Dr. Umi Athiyah, Apt., M.S., Ketua Program Studi S3 MIPA Prof. Dr. Ir. Suhariningsih yang kemudian digantikan oleh Prof. Dr. Bambang Irawan, M.Sc. yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas bagi penulis untuk menempuh pendidikan program Doktor. 6. Dra. Esti Hendradi, Apt., M.Si, Ph.D., selaku Ketua Departemen Farmasetika Fakultas Farmasi Universitas Airlangga yang telah mengijinkan, mendorong, mendukung dan memberi semangat penulis untuk mengikuti program S3. vii DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


7.

Para staf pengajar program S3 MIPA Universitas Airlangga, Prof. Dr. I Gde Nyoman Astika, Apt., Prof. Dr. Ir. Suhariningsih, Prof. Dr. Muhammad Zainuddin, Apt., Dr. dr. Widodo J. Pudjirahardjo, M.S., MPH, Prof. Win Darmanto Ph.D., Prof. Dr. Ni Nyoman Tri Puspaningsih, M.Si., Prof. Dr. rer. nat Moch. Yuwono, Apt., M.S., Prof. Dr. Amiruddin Prawita, Apt., Prof. Dr. Sudjarwo, Apt., M.S., Dr. Hari Basuki Notobroto, dr., M.Kes, Dr. A. Radjaram, Apt., Prof. Dr. Suwaldi Martodihardjo, Apt., M.Sc, Prof. Dr. Siswandono, Apt., Dra. Esti Hendradi, Apt., M.Si., Ph.D, Junaidi Khotib, S.Si, Apt., M.Kes., Ph.D., Drs. Marcellino Rudyanto, Apt., M.Si., Ph.D., yang telah memberikan ilmu dan wawasan yang berharga kepada penulis dalam mengikuti pendidikan program Doktor. 8. Drs. Marcellino Rudyanto, Apt., M.Si, Ph.D., selaku Ketua Departemen Kimia Farmasi, Dr. Budi Suprapti, Apt., M.Si., selaku Ketua Departemen Farmasi Klinik, Prof. Dr. Sukardiman, M.S, Apt., selaku Ketua Departemen Farmakognosi dan Fitokimia Fakultas Farmasi Universitas Airlangga atas dukungan fasilitas dalam mengerjakan penelitian disertasi ini. 9. Sejawat Dra. Emy Cholida, Apt, M.H. dan PT Mersifarma Tirmaku Mercusana Indonesia yang telah membantu pengadaan bahan Karbamazepin. 10 Teman-teman S3 MIPA Universitas Airlangga angkatan 2009, Dr. Isnani Darti, Dr. Agus Abdul Gani, Dr. drh. Benjamin Christofel Tehupuring, Dr. Ir. Eny Zulaeka, Dr. A.A. Istri Ratnadewi, Dr. Lanny Hartanti, Dr. Choirul Imron, Dr. Ir. Poppy Hardjo, , Dr. Akas Yekti Pulihasih, M.Si, Dr. Noor Hidajat, M.Si, Ir. Achmad Djunaidi, M.P, Dra. Wahyu Hidayatiningsih, M.Si. dan teristimewa sejawat Dr. Aniek Setiya Budiatin, Apt., M.Si., atas kerjasama dan dukungan selama menempuh pendidikan program Doktor. 11. Sejawat di Departemen Farmasetika, Drs. Bambang Widjaja, Apt., M.S., Dr. Dwi Setyawan, S.Si, Apt., M.Si, Dr. A. Radjaram, Apt., Dra. Retno Sari, Apt., M.Sc, Drs. Sugiyartono, Apt., M.S., M. Agus Sjamsyur R., S.Si, Apt., M.Si, Dini Retnowati, S.Farm., Dr. rer. nat M.L Ardhani, S.Si., M. Pharm, Helmy Yusuf, S.Si., Apt., M.Sc, PhD., Abhimata Pramanandana, S.Farm., Apt. yang dengan senang hati telah mendukung penulis dan menjadi teman diskusi dalam penyelesaian disertasi. 12. Dr. Juni Ekowati, Apt., M.Si, Dr. Riesta Primaharinastiti, S.Si., Apt., M.Si., Dra. Suzana, Apt., M.Si, Melanny Ika S., Apt., M.PharmSc, Kholis Amalia N., S.Farm., Apt., dari Departemen Kimia Farmasi yang telah mendukung dan memberi semangat dalam mengerjakan penelitian ini. Drs. Didik Hasmono, Apt., M.S., dari Departemen Farmasi Klinis yang telah membantu penulis dalam mengolah data in vivo. 13. Sdr. Harmono, Sdri. Dyah Nawangwulan, dan Sdr. Suprijono, Laboran Departemen Farmasetika Sdr. Kusaeri, Sdr.Sunar, dan Sdr.Yanto, Laboran Departemen Kimia Farmasi, Sdr. Mursyid, Sdr.Vendra dan Sdr. Ari, Laboran Departemen Farmasi Klinis, Sdr. Eko dan Sdr. Lismo Laboran Farmakognosi dan Fitokimia serta mahasiswa penulis yang kekasih Veronika Gratia dan Hana Sofia yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian disertasi. viii DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


14. Kedua orangtua penulis, Bp. Ismoeljono B.A. dan Ibu Atikah B.Sc, yang telah membesarkan dengan penuh kasih sayang dan mendidik dalam pengenalan takut akan Tuhan serta selalu mendoakan penulis tanpa berkeputusan. Kedua mertua Bp. (alm) Soeparno dan Ibu (alm) Soenarihati, yang telah memberikan dukungan dan kasih sayang dalam menjalani kehidupan. 15. Terima kasih tak terhingga kepada suami terkasih Dr. Kris Nugroho, M.A., yang telah setia mendukung dengan segenap pengorbanan dan kasih sayang serta doa yang senantiasa dipanjatkan, anak-anak terkasih Andre Bayu Nugroho dan Eunike Mustika Nugroho atas segala pengertian, pengorbanan dan kasih sayang yang telah diberikan selama penulis menunaikan tugas belajar. 16. Saudara dan saudara ipar terkasih, keluarga Dr. Heri Suroto, dr., SPOT (K)/drg. Isdiah Primawati, keluarga dr. Pria Istjahja Utama, Sp. PD./Dr. Damayanti Tinduh, dr., Sp. KFR., keluarga Dipl. Inf. Jesaya Widhia Nugraha/dr. Kartika Ishartadiati, M.Kes. beserta segenap keponakan yang telah mendukung dalam doa dan perhatian yang tak pernah surut selama penulis menyelesaikan program Doktor. 17. Segenap pihak yang telah membantu penelitian disertasi yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu dengan tidak mengurangi rasa hormat, penulis sampaikan terima kasih. Akhirnya semoga penelitian ini dapat bermanfaat bagi kemajuan dan pengembangan ilmu farmasi, saran dan masukkan bagi kesempurnaan penelitian ini, penulis sambut dengan tangan terbuka. Kiranya Kasih Karunia Tuhan menyertai kita sekalian.

Maret 2015 Penulis

ix DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 1.1

Macam-macam NH asam ........................................................

Gambar 2.1

Tahapan proses melarut

........................................................

11

Gambar 2.2

Ilustrasi konsep prodrug

.......................................................

15

Gambar 2.3

Ilustrasi sederhana mewakili konsep prodrug .........................

16

Gambar 2.4

Prodrug yang larut dalam cairan saluran cerna .......................

18

Gambar 2.5

Skema disolusi dari permukaan partikel

...............................

20

Gambar 2.6

Proses absorbsi suatu obat

…................................................

23

Gambar 2.7

Model membran plasma fluid mosaic ...................................

26

Gambar 2.8

Kurva kadar obat-waktu pemberian per oral ...........................

29

Gambar 2.9

Struktur molekul karbamazepin ..............................................

32

Gambar 2.10 Morfologi kristal karbamazepin bentuk I, III, dan IV .............

35

Gambar mikroskop cahaya morfologi KBZ III, I dan DH ......

35

Gambar 2.12 Struktur molekul glisin, alanin, dan lisin .................................

39

Gambar 2.11

Gambar 3.1

Kerangka konseptual penelitian

Gambar 4.1

Skema tahapan penelitian ......................................................

48

Gambar 5.1

Struktur molekul senyawa awal dan senyawa prodrug …….

62

Gambar 5.2

Mekanisme Reaksi Tahap I …….........................................

63

Gambar 5.3

Mekanisme Reaksi Tahap II …………................................

64

Gambar 5.4

Termogram DTA senyawa KBZ dan senyawa prodrug …….

70

Gambar 5.5

Difraktogram PXRD senyawa hasil sintesis .........................

72

Gambar 5.6

Mikrofoto senyawa KBZ dan senyawa prodrug .....................

74

Gambar 5.7

Histogram kelarutan senyawa KBZ, CF dan prodrug ..........

76

Gambar 5.8

Spektra FTIR KBZ dan senyawa prodrug …………………..

78

Gambar 5.9

Ilustrasi jaringan ikatan Hidrogen karbamazepin dihidrat ......

82

Gambar 5.10 Termogram DTA karbamazepin dan campuran fisik .............

83

Termogram DTA KBZ dan CF terpapar media air ..................

83

Gambar 5.12 Spektra FTIR KBZ dan CF ......................................................

85

Gambar 5.13 Spektra FTIR KBZ dan CF terpapar media air .......................

85

Gambar 5.14 Mikrofoto KBZ dan CF terpapar media air .............................

87

Gambar 5.11

...........................................

4

45

x DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.15 Profil Disolusi KBZ, CF dan senyawa prodrug ..................

90

Gambar 5.16 Profil disolusi KBZ dengan senyawa prodrug ……………..

91

Gambar 5.17 Profil disolusi KBZ dengan CF ………….............................

91

Gambar 5.18 Histogram log P KBZ dan senyawa prodrug ……………….

98

Gambar 5.19 Profil bioavailabilitas KBZ, CF dan senyawa prodrug ……..

104

Gambar 5.20 Profil bioavailabilitas KBZ dengan senyawa prodrug ……

106

Gambar 5.21 Profil bioavailabilitas KBZ dengan CF ……………………

106

Gambar 5.22 Skema model kompartemen obat dalam tubuh ......................

108

xi DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1

Sifat-sifat fisikokimia senyawa obat .................................................

9

Tabel 2.2

Definisi kelarutan ..............................................................................

10

Tabel 2.3

Sistem pembagian biofarmasetika obat .............................................

24

Tabel 2.4

Tatanama bentuk polimorf karbamazepin .........................................

34

Tabel 2.5

Profil farmakokinetika karbamazepin dalam keadaan puasa ............

37

Tabel 5.1

Identifikasi bahan penelitian karbamazepin

.................................

59

Tabel 5.2

Organoleptis senyawa prodrug …………………………………....

65

Tabel 5.3

Nilai Rf senyawa karbamazepin dan senyawa prodrug …………...

65

Tabel 5.4

Karakteristik spektra UV, FTIR, NMR senyawa PD-KBZ-GLI ......

66

Tabel 5.5

Karakteristik spektra UV, FTIR, NMR senyawa PD-KBZ-ALA .....

67

Tabel 5.6

Karakteristik spektra UV, FTIR, NMR senyawa PDKBZ-LIS ........

68

Tabel 5.7

Titik lebur senyawa prodrug dan campuran fisik …………….......

69

Tabel 5.8

Karakteristik difraktogram karbamazepin dan senyawa prodrug....

72

Tabel 5.9

Anova Kelarutan ………………………………………………….

77

Tabel 5.10

Perbandingan prediksi kelarutan dengan hasil penelitian ………...

80

Tabel 5.11

Termogram DTA KBZ, CF dan CF terpapar media air....................

84

Tabel 5.12

Spektra FTIR KBZ, CF dan CF terpapar media air ………………

86

Tabel 5.13

Anova Disolusi ……………………………………………………

94

Tabel 5.14

Harga k disolusi

…………………………………………….......

96

Tabel 5.15

Persentase KBZ terlarut 30´ dan AUC30 ………………………….

97

Tabel 5.16

Anova nilai log koefisien partisi ……………………………….....

99

Tabel 5.17

Nilai ka ............................................................................................

111

Tabel 5.18

Nilai kel ..........................................................................................

113

Tabel 5.19

Perhitungan ka, kel, dan tmaks ……………………………………....

113

Tabel 5.20

Parameter farmakokinetika ………………………………………

114

Tabel 5.21

Uji Kruskal-Wallis Cmaks …………………………………………

115

Tabel 5.22

Uji Kruskal-Wallis C2 jam ……………………………………….

115

Tabel 5.23

Uji Mann-Whitney C2jam …………………………………………

116

xii DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


DAFTAR LAMPIRAN

Hal Lampiran 1

Sertifikat Analisis Karbamazepin ………………………….......

129

Lampiran 2

Identifikasi Senyawa Awal Karbamazepin ..............................

130

Lampiran 3

Termogram DTA Senyawa Prodrug

........................................

132

Lampiran 4

Spektra UV Senyawa

...........................................

133

Lampiran 5

Spektra FTIR Senyawa

Prodrug

........................................

134

Lampiran 6

Spektra NMR Senyawa

Prodrug

.......................................

136

Lampiran 7

Difraktogram PXRD Senyawa

............................

142

Lampiran 8

Kurva Baku Senyawa Karbamazepin ........................................

144

Lampiran 9

Kurva Baku Senyawa

Prodrug

Prodrug

Prodrug

..........................................

145

Lampiran 10 Data Uji Kelarutan .....................................................................

148

Lampiran 11

.............................................................

151

................................................................

153

Lampiran 13 Konstante Laju Disolusi ..........................................................

156

Lampiran 14 Anova Uji Disolusi ....................................................................

157

Lampiran 15 Data Uji Koefisien Partisi ..........................................................

159

Lampiran 16 Anova UJi Koefisien Partisi

....................................................

162

Lampiran 17 Sertifikat Uji Etik .......................................................................

164

Lampiran 18 Validasi Metode HPLC ..............................................................

165

Lampiran 19 Data Uji Bioavailabilitas ............................................................

171

Lampiran 20 Ui Kruskal-Wallis Cmaks dan C2 jam ..............................................

175

Lampiran 21 Daftar Riwayat Hidup .................................................................

177

Anova Uji Kelarutan

Lampiran 12 Data Uji Disolusi

xiii DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


DAFTAR SINGKATAN AA ALA AUC BCS Boc CF DAD GLI DIC DTA DIU HPLC FTIR kel ka kdis KBZ-AA-1 KBZ-AA-2 KBZ-DH KLT KV LIS LOD LOQ MMC P p PD PXRD r Rf Rs Rt SD SE SR UV

= asam amino = alanin = area under curve = biopharmaceutical classification system = t-butoksikarbonil = campuran fisik = diode array detector = glisin = diisopropilkarbodiimida = differential thermal analysis = diisopropilurea = high pressure liquid chromatography = fourier transform infra red = konstante laju eliminasi = konstante laju absorbsi = konstante laju disolusi = campuran fisik karbamazepin asam amino = senyawa prodrug karbamazepin asam amino = karbamazepin dihidrat = kromatografi lapisan tipis = koefisien variasi = lisin = limit of detection = limit of quantitation = migrating motor complex = koefisien partisi = nilai significant = prodrug = powder X-ray diffraction = koefisien korelasi = retardation factor = resolusi = retention time = standard deviation = standard error = sustained-release = ultra violet

xiv DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN-ASAM AMINO SEBAGAI UPAYA PENINGKATAN SIFAT FISIKOKIMIA DAN BIOAVAILABILITAS KARBAMAZEPIN Dewi Isadiartuti INTISARI Karbamazepin (KBZ) merupakan obat antiepilepsi lini pertama, termasuk BCS (Biopharmaceutical Classification System) kelas II mempunyai permeabilitas melewati membran tinggi dan kelarutan dalam air rendah. Kelarutan KBZ dalam air rendah, sehingga disolusi merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi dan bioavailabilitasnya tidak menentu ketika digunakan secara oral. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan kelarutan KBZ melalui pembentukan senyawa prodrug dengan gugus promoeity asam amino glisin (GLI), alanin (ALA) dan lisin (LIS), sehingga dapat memperbaiki bioavailabilitasnya ketika digunakan secara oral. Pembentukan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PDKBZ-LIS dilakukan dengan menambahkan diisopropilkarbodiimida (DIC) dan direaksikan pada suhu 0 ºC. Hasil identifikasi dengan DTA, FTIR, dan NMR menunjukkan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS telah terbentuk. Karakterisasi fisikokimia senyawa prodrug dengan DTA, PXRD, dan mikroskop optik menunjukkan senyawa prodrug memiliki karakteristik yang berbeda dibandingkan senyawa awal KBZ. Titik lebur senyawa prodrug sebesar 179,6, - 188,8 ºC lebih rendah daripada senyawa KBZ sebesar 192,6 ºC. Kelarutan senyawa prodrug dalam media air suling (pH 6,8 ± 0,05 dan suhu 37 ± 0,5 ºC) meningkat sebesar 533,44 748,38 μg/mL dari senyawa KBZ sebesar 278,62 μg/mL. Efisiensi disolusi dalam 30 menit (ED30) KBZ meningkat dari 13,69 % untuk KBZ menjadi sebesar 37,90 64,27 %. Senyawa prodrug memiliki harga log koefisien partisi (log P) dalam pelarut oktanol/air (suhu 37 ± 0,5ºC) sebesar 1,13 - 1,89, dan nilai tersebut lebih kecil dibandingkan log P senyawa KBZ sebesar 2,41. Uji bioavailabilitas terhadap kelinci jantan jenis New Zaeland menunjukkan senyawa prodrug mampu mempersingkat tmaks dari senyawa KBZ sebesar 6,14 jam menjadi sebesar 1,63 - 2,77 jam, senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS menunjukkan peningkatan kadar maksimal (Cmaks) KBZ dalam plasma darah dari 2,56 μg/mL pada senyawa KBZ menjadi berturut-turut sebesar 4,38 dan 6,75 μg/mL serta senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS juga menunjukkan peningkatan AUC0-12 dari senyawa KBZ sebesar 20,59 μg jam/mL menjadi berturut- turut sebesar 21,99 dan 34,48 μg jam/mL. Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa pembentukan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino dengan gugus promoeity GLI, ALA atau LIS dapat meningkatkan kelarutan dan disolusi KBZ, serta menurunkan nilai log koefisien partisinya. Pembentukan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS dapat memperbaiki bioavailabilitas KBZ. Senyawa PD-KBZ-LIS merupakan senyawa prodrug terpilih untuk dikembangkan sebagai bahan baku alternatif yang mampu memperbaiki kelarutan dan bioavailabilitas KBZ. Pemilihan gugus promoeity yang tepat dalam pembentukan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino memberikan harapan dalam mengembangkan bentuk sediaan karbamazepin yang aman, efektif dan berkualitas. xv DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


CARBAMAZEPINE-AMINO ACID PRODRUGS TO IMPROVE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES AND BIOAVAILABILITY OF CARBAMAZEPINE Dewi Isadiartuti ABSTRACT Carbamazepine (CBZ) is the first-line treatment of epilepsy, including BCS II which is characterized by high membrane permeability and low solubility in water. The limited solubility of CBZ causes the low dissolution rate of this drug hence results in the low absorption and low bioavailability of CBZ when given orally. One strategy that can be done to overcome the problems associated with limited solubility of CBZ is the formation of prodrug to enhance its solubility. Therefore, this research is aimed to increase solubility of carbamazepine by the formation of CBZ prodrug with promoeity group of amino acid glycine (GLY), alanine (ALA) and lysine (LYS). The formation of prodrug PD-CBZ-GLY, PD-CBZ-ALA and PD-CBZ-LYS are done by adding diisopropylcarbodiimide (DIC) followed by reaction at 0 °C. Identification of the formed compounds are conducted by using DTA, FTIR and NMR. The results obtained show formation of the prodrug PD-CBZ-GLY, PD-CBZ-ALA and PD-CBZ-LYS. Furthermore, the physicochemical characterization of the prodrug is done by using DTA, PXRD and optical microscope. From the results obtained, the prodrug compounds have different characteristics with the CBZ. The melting point of prodrug compounds are 179.6 - 188.8 °C. These values are lower than CBZ which has melting point 192.6 °C. Solubility of the prodrugs in distilled water (pH 6.8 ± 0.05 and T = 37 ± 0.5 ºC) are 533.44 - 748.38 μg/mL higher compared to the solubility CBZ (278.62 μg/mL). Dissolution efficiency within 30 min of the CBZ also increases from 13.69 % for CBZ to 37.90 - 64.27 % for the prodrug compounds. The partition coefficient values (log P) of the prodrugs in octanol/ water at 37 ± 0.5 °C are 1.13 1.89. Those values are lower than the log P of CBZ (2.41). The bioavailability study is conducted on male New Zealand Rabbits demonstrated that the formation of prodrug compounds are able to shorten the tmax from 6.14 hours for CBZ to 1.63 - 2.77 hours; increase the maximum plasma concentration (Cmax) of CBZ from 2.56 μg/mL for CBZ to 4.38 and 6.75 μg/mL for PD-CBZ-ALA and PD-CBZ-LYS, respectively and also increase the AUC0-12 from 20.59 μg hrs/mL to 21.99 dan 34.48 μg hrs/mL, respectively. From the results obtained, it can be concluded that the formation of prodrug CBZ-amino acid with promoeity group of GLY, ALA and LYS are able to increase the solubility and the dissolution rate of CBZ, and also reduce the value of log partition coefficient. Based on the bioavalability study, prodrug of PD-CBZ-ALA and PD-CBZ-LYS are able to increase the bioavailability of CBZ. Furthermore, PD-CBZ-LYS is the chosen prodrug which is promising for the further development in order to improve solubility as well as bioavailability of CBZ. Additionally, careful consideration has to be given when choosing the proper promoeity group for the formation of prodrug of CBZ-amino acid therefore a safe and effective CBZ prodrug can be obtained. Key words: prodrug, carbamazepine, glysine, alanine, lysine, physicochemical and bioavailability xvi DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Proverbs 21 : 30 There is no wisdom nor understanding nor counsel against the LOR xvii DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


D

xviii DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


BAB I PENGANTAR 1.1 LATAR BELAKANG Penemuan obat baru memerlukan waktu sekitar 8 sampai 12 tahun dan biaya yang sangat besar mulai dari proses obat ditemukan, disintesis sampai dipasarkan. Salah satu terobosan dalam menghemat biaya dan waktu dalam pengembangan obat adalah dengan memperbaiki sifat-sifat senyawa obat yang telah diketahui efek farmakologinya. Seringkali senyawa obat yang telah diketahui efek farmakologinya memiliki sifat-sifat biofarmasetika yang tidak menguntungkan karena parameter fisikokimia yang tidak optimal (Chen et al., 2006; Stegemann, et al., 2007). Pengembangan bentuk sediaan farmasi tidak dapat dilepaskan dari parameter fisikokimia bahan obat. Parameter fisikokimia yang berperan dalam menghasilkan sediaan obat yang aman, efektif, dan berkualitas di antaranya adalah kelarutan, lipofilisitas, dan stabilitas (Chen et al., 2006). Kelarutan bahan obat dalam air merupakan sifat fisikokimia yang selalu menjadi perhatian formulator dalam mengembangkan sediaan farmasi (Avis et al., 1992; Dressmann, 2007). Suatu bahan obat harus berada dalam keadaan terlarut agar dapat memberikan aktivitas farmakologi (Steggemann et al., 2007; Stella dan Nti-Addae, 2007). Struktur molekul berperan dalam menentukan kelarutan suatu senyawa. Perbandingan gugus polar dan nonpolar pada suatu senyawa akan memengaruhi kelarutan senyawa dalam air. Senyawa yang dominan memiliki gugus polar mempunyai kemampuan membentuk ikatan hidrogen lebih besar dengan air. Menurut Hildebrand kemampuan suatu senyawa membentuk ikatan hidrogen dengan air merupakan faktor penentu kelarutan senyawa dalam air (Sinko, 2011). Karbamazepin menjadi pertimbangan utama pengobatan epilepsi tipe bangkitan simple partial dan bangkitan tonik-klonik, diinginkan memberikan efek segera (Mc Namara, 2001). Pada saat bangkitan dapat terjadi suatu keadaaan darurat yang sering disebut dengan status epilepticus. Status epilepticus merupakan suatu hal serius dan

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


perlu ditangani dengan cepat untuk mengendalikan resiko kerusakan otak permanen. Angka kematian untuk orang dewasa yang mengalami status epilepticus ini mencapai sekitar 20%. Efek samping karbamazepin terhadap perubahan tingkah laku maupun kemampuan kognitif lebih rendah dibandingkan antikonvulsan lain seperti fenitoin, fenobarbital, dan primidon (Mc Namara, 2001; Pearce et al., 2002). Karbamazepin merupakan bahan obat yang praktis tidak larut dalam air (120 µg/mL pada suhu 25C) (Koester et al., 2004) dan mempunyai koefisien partisi 2,45 dalam oktanol/air (Moffat et al., 2004). Karbamazepin mempunyai empat bentuk polimorf anhidrat dan satu bentuk dihidrat (Javadzadzadeh et al., 2009; Mahalaxmi et al., 2009; Šehić, 2008; Grzesiak et al., 2003). Keempat bentuk polimorf anhidrat karbamazepin dalam media air akan berubah menjadi bentuk dihidrat yang mempunyai kelarutan lebih rendah dibandingkan bentuk polimorfnya (Grzesiak et al., 2003). Efektivitas sediaan tablet karbamazepin yang disimpan pada suhu ruangan, diketahui berkurang sampai sepertiganya. Paparan lembap udara pada tablet karbamazepin menyebabkan efektivitas karbamazepin berkurang karena terjadi perubahan bentuk polimorf anhidrat menjadi bentuk dihidrat (Sweetman dan Sean, 2009). Berdasarkan Biopharmaceutics Classification System (BCS), karbamazepin termasuk golongan obat kelas II, mempunyai sifat permeabilitas tinggi dan kelarutan dalam air rendah (Amidon et al., 1995). Karbamazepin mempunyai tempat aksi di susunan saraf pusat, oleh karena itu karbamazepin harus memiliki karakteristik fisikokimia optimal agar dapat melewati sawar darah-otak. Kemampuan obat menembus sawar darah-otak ditentukan oleh permeabilitasnya. Senyawa-senyawa yang memiliki koefisien partisi kurang dari 3 mempunyai permeabilitas yang cukup untuk dapat menembus sawar darah-otak (Rautioa et al., 2008). Pada penggunaan karbamazepin secara oral, kecepatan disolusi merupakan tahap penentu kecepatan bioavalabilitasnya. Selain itu kelarutan karbamazepin dalam air yang rendah, menyebabkan karbamazepin tidak tersedia dalam bentuk sediaan injeksi

2 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


intravena. Hal tersebut mendorong para peneliti terus mengembangkan penelitian untuk mendapatkan metode peningkatan kelarutan karbamazepin. Kelarutan bahan obat dapat diperbaiki melalui modifikasi molekul secara kimia dan pendekatan formulasi. Modifikasi molekul kimia dengan membentuk prodrug telah dilakukan Hemenway et al. (2010) yaitu dengan menambahkan gugus glisin dan asetil untuk meningkatkan kelarutan karbamazepin. Selain melalui pendekatan modifikasi kimia, beberapa pendekatan formulasi telah dilakukan untuk meningkatkan kelarutan karbamazepin di antaranya penggunaan kosolven atau surfaktan, pembentukan kompleks siklodekstrin, metode kogrinding dengan menggunakan matriks hidrofilik, pembentukan dispersi padat dengan PEG/campuran polimer, dan dengan pembentukan kokristal. Metode tersebut mampu meningkatkan kelarutan karbamazepin (Koester et al., 2004; Jalali et al., 2006; Isadiartuti et al., 2009; Bley et al., 2010; Shikhar et al., 2011). Sekitar 5-7% obat yang disetujui Food and Drug Administration (FDA) dapat diklasifikasikan sebagai prodrug. Prodrug merupakan molekul yang tidak aktif secara farmakologi yang membutuhkan transformasi enzimatik dan atau kimia untuk melepaskan senyawa bentuk aktif dalam tubuh sebelum memberikan efek terapi. Pelepasan senyawa aktif dan promoeity dapat terjadi sebelum, selama atau sesudah absorbsi atau pada tempat aksi obat. Proses biokonversi di dalam tubuh dimediasi oleh adanya enzim-enzim yang terdapat di dalam darah, hati, dan jaringan lain (Stella dan Nti-Addae, 2007; Rautio a et al., 2008; Rautio b et al., 2008; Han, 2000). Pendekatan prodrug yang digunakan disesuaikan dengan sifat-sifat fisikokimia, farmasetika, biofarmasetika, dan atau farmakokinetika yang akan diperbaiki. Dua pendekatan prodrug yang ditujukan untuk meningkatkan kelarutan senyawa sukar larut dalam air adalah: (1) menurunkan titik lebur senyawa induk dengan derivatisasi dan/ atau (2) menambahkan promoiety polar/yang dapat terionkan pada senyawa induk. Penelitian Stella et al. (2007) menunjukkan derivatisasi senyawa yang memiliki gugus NH asam (amida, karbamat, urea, imida dan sulfonamid) dengan menghilangkan satu

3 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


proton pada gugus NH asam (Gambar 1.1) dapat memberikan pengaruh besar terhadap energi kisi kristal, kelarutan, laju disolusi, dan permeabilitas.

Amida Karbamat Urea Imida Sulfonamida

R1 = C(O)R R1 = C(O)OR R1 = C(O)NRR' R1 = C(O)R R1 = S(O)2R

R2 = R R2 = R R2 = R R2 = C(O)R R2 = R

Gambar 1.1. Macam-macam NH asam ( Stella et al., 2007)

Fenitoin merupakan senyawa asam lemah yang sukar larut dalam air (pKa 8,3), memiliki gugus imida dalam struktur molekulnya. Prodrug fosfenitoin dibentuk dari fenitoin dengan menggantikan satu proton pada gugus NH tipe imida fenitoin dengan suatu gugus fosfonooksimetil. Fosfenitoin merupakan salah satu bentuk prodrug yang mampu meningkatkan kelarutan fenitoin dari 20-25 µg/mL menjadi 140 mg/mL. Selain itu fosfenitoin juga memberikan bioavailabilitas dan profil keamanan lebih baik dibandingkan bentuk garam natrium fenitoin (Stegemann et al., 2007; Rautiob et al., 2008). Asam-asam amino telah diteliti secara luas dalam penggunaannya sebagai promoiety untuk memperbaiki kelarutan senyawa dalam air. Selain memberikan kelarutan yang baik dalam air, penggunaan asam-asam amino sebagai promoiety dapat segera diubah oleh enzim peptidase yang terdapat dalam tubuh dan dilepaskan secara alami sebagai keutuhan non toksik saat terjadi perubahan bentuk dalam tubuh (Hemenway et al., 2010). Penelitian Hecker et al. (2003) menunjukkan kelarutan senyawa prodrug cephalosporin meningkat dengan menggunakan gugus promoeity beberapa asam amino.

4 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Asam amino mempunyai struktur molekul H2NCHRCOOH, dengan R merupakan rantai samping berupa gugus organik. Glisin merupakan asam amino yang tidak memiliki rantai samping R, alanin memiliki rantai samping gugus R non polar (CH3), dan lisin memiliki rantai samping bersifat basa NH2(CH2)4 (Murray, 2008; Fessenden dan Fessenden, 1982). Ketiga asam amino tersebut merupakan asam amino alifatik yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Kemampuan membentuk ikatan hidrogen pada senyawa tersebut berpotensi dalam meningkatkan kelarutan dalam air. Karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino dapat membentuk ikatan serupa peptida. Pembentukan ikatan peptida dapat dibuat dengan menambahkan carbodiimida. Ikatan peptida dapat dibentuk karena gugus karboksil dari salah satu asam amino bereaksi dengan gugus amino dari asam amino lainnya. Carbodiimida berperan dalam mengaktifkan gugus karboksil terhadap nukleofilik nitrogen. Salah satu bentuk carbodiimida yang paling banyak digunakan sebagai reagen kopling dalam larutan adalah diisopropilkarbodiimida (DIC) (Benoiton, 2006). Berdasarkan fakta tentang kelarutan karbamazepin, maka dalam pengembangan bentuk sediaan karbamazepin diperlukan upaya untuk meningkatkan kelarutannya. Bahan obat yang mempunyai kelarutan tinggi di dalam air akan bersifat hidrofil, yang merupakan hambatan dalam menembus sawar darah-otak. Oleh karena itu diupayakan rancangan pembentukan senyawa prodrug yang larut air. Senyawa prodrug tersebut ketika digunakan dalam cairan tubuh dapat diubah menjadi senyawa induk karbamazepin yang mempunyai sifat lipofil. Kondisi ini akan memampukan obat melewati barrier sawar darah-otak menuju tempat aksi obat. Untuk menentukan seberapa besar kemampuan prodrug dalam meningkatkan kelarutan karbamazepin, penelitian ini menggunakan bentuk campuran fisiknya sebagai pembanding. Campuran fisik karbamazepin dengan asam amino merupakan salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kelarutan karbamazepin melalui pendekatan formulasi. Glisin, alanin, dan lisin merupakan asam amino yang larut dalam air. Atom H pada gugus amina dan atom O pada gugus karboksil karbamazepin dapat berinteraksi dengan

5 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


gugus karboksil asam amino membentuk ikatan hidrogen (Qiao et al., 2011). Interaksi yang terjadi antara kedua senyawa tersebut dapat menurunkan sudut kontak antara karbamazepin dengan media air dan meningkatkan pembasahan karbamazepin sehingga meningkatkan kelarutan karbamazepin (Sinko, 2011).

1.2 RUMUSAN MASALAH Karbamazepin merupakan pilihan utama dalam terapi antiepilepsi, dibutuhkan untuk keadaan segera. Kelarutan karbamazepin dalam air yang rendah mengakibatkan disolusi merupakan tahap penentu kecepatan bioavailabilitas pada penggunaan secara oral dan tidak tersedia bentuk sediaan injeksi intravena.Berdasarkan uraian di atas perlu diupayakan peningkatan kelarutan karbamazepin dengan membentuk prodrug yang lebih larut dalam air. Dengan menggantikan satu proton pada gugus NH amida karbamazepin dengan gugus asam amino akan memberikan pengaruh besar terhadap energi kisi kristal, kelarutan, kecepatan disolusi, dan permeabilitasnya (Stella et al., 2007). Pembentukan prodrug dalam penelitian ini menggunakan gugus promoeity asam amino alifatik yang larut dalam air dengan perbedaan rantai samping yaitu glisin, alanin, dan lisin. Pembentukan senyawa prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino

dilakukan

dengan

penambahan

carbodiimida.

Pembentukan

prodrug

karbamazepin-asam amino memungkinkan karbamazepin dapat segera dilepas di dalam tubuh oleh enzim-enzim peptidase yang terdapat dalam darah, hati, dan jaringan lain menjadi senyawa aktif karbamazepin.

1.2.1 Rumusan Masalah Umum : Apakah pembentukan prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino (glisin, alanin, atau lisin) dapat meningkatkan kelarutan karbamazepin sehingga dapat memperbaiki bioavailabilitasnya ?

6 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


1.2.2 Rumusan Masalah Khusus : 1. Apakah senyawa turunan karbamazepin sebagai prodrug dengan gugus promoeity asam amino (glisin, alanin, atau lisin) dapat dibuat dari senyawa awal karbamazepin ? 2.Bagaimanakah sifat fisikokimia (kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi) senyawa

prodrug

PD-KBZ-GLI,

PD-KBZ-ALA,

atau

PD-KBZ-LIS

dibandingkan senyawa awal karbamazepin ? 3. Bagaimanakah bioavailabilitas (tmaks,Cmaks, dan AUC) senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, atau PD-KBZ-LIS dibandingkan senyawa awal karbamazepin ? 4. Senyawa prodrug manakah yang memiliki sifat fisikokimia dan bioavailabilitas optimal ?

1.3 TUJUAN PENELITIAN 1.3.1 Tujuan Umum : Penelitian ini bertujuan untuk membuat senyawa prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino glisin, alanin, atau lisin sehingga kelarutan karbamazepin dapat meningkat yang akan berdampak pada perbaikan bioavailabilitas karbamazepin.

1.3.2 Tujuan Khusus : 1. Membuat prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino: glisin, alanin atau lisin. 2. Membuktikan pembentukan prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino (glisin, alanin, atau lisin) dapat memperbaiki sifat fisikokimia (kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi) karbamazepin.

7 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


3. Membuktikan pembentukan prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino (glisin, alanin, atau lisin) dapat memperbaiki bioavailabilitas karbamazepin. 4. Menentukan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino yang memiliki sifat fisikokimia dan bioavailabilitas optimal.

1.4 MANFAAT PENELITIAN 1.4.1 Manfaat Akademik : Temuan dalam penelitian ini dapat memberi informasi ilmiah tentang sifat fisikokimia dan bioavailabilitas karbamazepin dalam bentuk prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino glisin, alanin, atau lisin.

1.4.2 Manfaat Praktis : Temuan data sifat fisikokimia dan bioavailabilitas senyawa prodrug karbamazepin-asam amino yang diperoleh bermanfaat dalam pengembangan bentuk sediaan karbamazepin. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS dapat digunakan sebagai bahan baku alternatif karbamazepin untuk pembuatan sediaan karbamazepin yang aman, efektif, dan berkualitas.

8 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 TINJAUAN TENTANG SIFAT FISIKOKIMIA Bentuk sediaan farmasi dibuat sesuai dengan sifat-sifat fisikokimia dan tujuan penggunaannya. Masing-masing bentuk sediaan dibuat untuk tujuan pemakaian tertentu, terdapat sediaan dalam bentuk cair, semi padat dan padat. Langkah awal yang harus dilakukan untuk dapat memutuskan bentuk sediaan yang tepat adalah dengan melakukan studi praformulasi. Studi praformulasi dikenalkan oleh Akers (1976), praformulasi adalah karakterisasi fisikokimia senyawa padat atau larutan. Studi praformulasi meliputi semua studi yang berperan dalam senyawa obat baru yang merupakan kunci informasi penting untuk mengarahkan formulator dan analis pada pengembangan bentuk sediaan yang stabil dan bioavalabilitas yang bagus. Praformulasi yang baik akan membawa formulasi yang sederhana dan bagus serta produk komersial yang berhasil (Avis et al., 1992; Gibson, 2004). Sifat-sifat fisikokimia senyawa obat dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1. Sifat-sifat fisikokimia senyawa obat (Avis et al., 1992) Struktur dan berat molekul Warna Bau Titik leleh Profil analisis termal Ukuran dan bentuk partikel Higroskopisitas Konstante ionisasi Aktivitas optikal

Kelarutan Pofil pH kelarutan Polimorfisme Pembentukan solvat Spektra absorbansi Stabilitas cahaya Stabilitas panas Profil pH stabilitas

Selain sifat fisikokimia senyawa obat, keberhasilan suatu formulasi sediaan obat juga ditentukan oleh pertimbangan biofarmasetika dan pertimbangan terapi. Beberapa obat dikembangkan dari senyawa yang memiliki sifat biofarmasetika tidak menguntungkan dikarenakan parameter fisikokimia di bawah standar. Sifat-sifat biofarmasetika yang tidak

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


menguntungkan seringkali membutuhkan waktu dan biaya yang tinggi dalam mengembangkan sediaan. Untuk mengatasi masalah ini dan memilih senyawa yang terbaik dari sudut pandang biofarmasetika, maka parameter seperti kelarutan, lipofilisitas dan stabilitas perlu dievaluasi sedini mungkin. Pemilihan senyawa yang memiliki sifat fisikokimia sesuai serta stabilitas secara kimia dan fisika bagus akan memudahkan dalam formulasi. Selain itu pemilihan formulasi yang rasional dapat digunakan untuk uji preklinik, farmakokinetika dan toksikologi lebih lanjut (Chen et al., 2006; Aulton, 1988). 2.1.1 Tinjauan Tentang Kelarutan Kelarutan didefinisikan dalam besaran kuantitatif sebagai konsentrasi zat terlarut dalam larutan jenuh pada suhu dan tekanan tertentu dan secara kualitatif didefinisikan sebagai interaksi spontan dari dua atau lebih zat membentuk dispersi molekuler (Sinko, 2011). Definisi kelarutan menurut Farmakope Indonesia IV (FI IV) adalah seperti yang tertera pada Tabel 2.2 (Depkes, 1995).

Tabel 2.2. Definisi kelarutan menurut FI IV (Depkes, 1995) Jumlah bagian pelarut yang diperlukan untuk melarutkan 1 bagian zat Kurang dari 1 1 sampai 10 10 sampai 30 30 sampai 100 100 sampai 1000 1000 sampai 10000 Lebih dari 10000

Istilah Kelarutan Sangat mudah larut Mudah larut Larut Agak sukar larut Sukar larut Sangat sukar larut Praktis tidak larut

Kelarutan senyawa obat merupakan faktor penentu kritis dalam sediaan farmasi, karena kelarutan senyawa obat dalam air menunjukkan jumlah senyawa yang akan melarut. Kelarutan bahan obat dalam air merupakan sifat fisikokimia yang selalu menjadi perhatian formulator dalam mengembangkan sediaan farmasi. Bahan obat yang akan dikembangkan menjadi bentuk sediaan farmasi untuk berbagai tujuan rute pemakaian

10 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


harus mampu menunjukkan kelarutan dalam air, karena suatu senyawa obat harus larut dalam air untuk dapat diabsorbsi dari tempat pemberian dan memberikan efek terapi yang diinginkan (Shargel et al., 2005; Aulton, 1988). Kelarutan senyawa obat tergantung dari zat terlarut, pelarut dan lingkungan tempat senyawa obat melarut. Kelarutan suatu senyawa tergantung pada energi pelarutan dari zat terlarut di dalam pelarut untuk mengatasi energi kisi kristal zat terlarut dan energi untuk membuat ruang dalam pelarut. Proses melarut terjadi dalam tiga tahap yang dapat digambarkan pada Gambar 2.1. Tahap 1.

Zat terlarut

Pelepasan satu molekul dari zat terlarut

Tahap 2.

Pelarut

Pembentukan suatu lubang dalam pelarut

Tahap 3.

Pelarut

molekul zat terlarut

larutan

Gambar 2.1. Tahapan proses melarut (Florence dan Attwood, 2006; Sinko, 2011)

11 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tahap 1 menyangkut pemindahan satu molekul dari fase terlarut pada suhu tertentu melibatkan kerja sebesar w22.. Tahap 2 menyangkut pembentukan lubang dalam pelarut yang cukup besar untuk menerima molekul zat terlarut melibatkan kerja sebesar w11. Tahap 3, molekul zat terlarut akhirnya ditempatkan dalam lubang pelarut melibatkan kerja sebesar -2w12. Kerja yang terlibat dalam ketiga tahapan proses melarut dapat dinyatakan sebagai w22+w11-2w12. Interaksi zat terlarut dengan pelarut pada tahap akhir melibatkan kerja sebesar -2w12, merupakan ikatan yang terbentuk antara molekul zat terlarut dengan molekul pelarut (Florence dan Attwood, 2006; Sinko, 2011). Kelarutan dipengaruhi oleh sifat fisikokimia dan struktur molekul suatu senyawa obat serta pelarut yang melingkupinya, termasuk berat molekul, bentuk molekul, polaritas, lipofilisitas, kekuatan ionisasi dan ukuran zat terlarut. Kelarutan juga ditentukan oleh sifat pelarut yang digunakan seperti pH larutan, ikatan hidrogen antara molekul obat dengan pelarut (Sinko, 2011; Florence dan Attwood, 2006). Sebagian besar obat merupakan elektrolit lemah dan dalam larutan terdisosiasi menjadi bentuk terion (unionized) dan tak terion (ionized). Kelarutan bentuk ini dipengaruhi oleh pH larutan, sehingga pH turut berpengaruh terhadap sifat fisikokimia seperti koefisien partisi, stabilitas, termasuk juga kelarutan suatu senyawa obat (Sinko, 2011). Kelarutan dalam air yang rendah disebabkan oleh dua faktor utama yaitu, lipofilisitas yang tinggi dan interaksi intermolekuler yang kuat. Hansch et al. mengamati hubungan kelarutan suatu zat dengan koefisen partisi dan titik lebur sebagaimana dinyatakan dengan persamaan 2.1 (Sinko, 2011; Yalkowsky, 1981). Log Sw = - log P - 0,01 MP + 0,5

..................................................

(2.1)

dengan Sw adalah kelarutan senyawa dalam air, P (partition coefficient) adalah koefisien partisi dan MP adalah titik lebur dalam derajat Celsius. Persamaan 2.1 bermanfaat dalam memprediksi kelarutan suatu senyawa dalam bentuk kristal dalam pelarut air. Berdasarkan persamaan tersebut koefisien partisi yang menggambarkan lipofilisitas dan titik lebur yang menggambarkan interaksi intermolekuler suatu senyawa dapat memengaruhi kelarutannya.

12 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Koefisien partisi suatu turunan senyawa yang meningkat akan mengurangi Sw sekaligus menurunkan titik lebur dan secara keseluruhan meningkatkan kelarutan dalam air (S w) (Yalkowsky, 1981). Struktur molekul senyawa berperan dalam menentukan lipofilisitas. Perbandingan gugus polar dan nonpolar pada suatu senyawa akan memengaruhi kelarutan senyawa dalam air. Senyawa yang dominan memiliki gugus polar mempunyai kemampuan membentuk ikatan hidrogen lebih besar dengan air. Menurut Hildebrand kemampuan suatu senyawa membentuk ikatan hidrogen dengan air merupakan faktor penentu kelarutan senyawa dalam air (Sinko, 2011). Beberapa metode peningkatan kelarutan senyawa obat: 1. Modifikasi Kristal Modifikasi kristal merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kelarutan dan laju disolusi obat. Suatu bahan obat dapat berada dalam dua atau lebih fase kristal yang memiliki konformasi dalam kisi kristal berbeda (polimorf). Polimorf obat yang berbeda memiliki struktur kimia sama tetapi menunjukkan sifat-sifat fisikokimia berbeda. Tehnik kristalisasi menggunakan pelarut, metode dan kondisi kristalisasi berbeda akan diperoleh habit kristal yang berbeda. Habit kristal menggambarkan bentuk kristal dalam istilah umum (seperti bentuk jarum, prismatik, lamelar) dan berpengaruh terhadap titik lebur, kelarutan, disolusi, dan stabilitas (Desh Raj et al., 2011; Mohanachandran et al., 2010; Sehić, 2008). 2. Solubilisasi misel dengan surfaktan Surfaktan merupakan molekul yang mempunyai gugus polar dan nonpolar. Bila suatu molekul kecil obat nonpolar dimasukkan ke dalam surfaktan, molekul tersebut akan terakumulasi dalam inti hidrofobik misel. Kelarutan obat nonpolar meningkat karena surfaktan dapat menurunkan tegangan permukaan obat dalam larutan (Desh Raj et al., 2011). 3. Kosolvensi Kosolven merupakan suatu pelarut yang dapat bercampur dengan air, digunakan sebagai kombinasi untuk meningkatkan kelarutan zat terlarut. Molekul nonpolar

13 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


atau elektrolit lemah yang mempunyai kelarutan kecil dalam air dapat ditingkatkan kelarutannya dengan memperbaiki polaritas pelarut. Sistem kosolven bekerja dengan cara menurunkan tegangan permukaan antara pelarut dengan zat terlarut hidrofobik. Adanya efek pembasahan akan menyebabkan peningkatan kelarutan bahan obat (Desh Raj et al., 2011). 4. Pembentukan garam Pembentukan garam merupakan metode yang umum dan efektif untuk meningkatkan kelarutan dan kecepatan disolusi bahan obat yang bersifat asam dan basa. Suatu senyawa bersifat basa, kelarutannya akan meningkat ketika pH larutan diturunkan menjadi asam. Sebaliknya suatu senyawa bersifat asam, kelarutannya akan meningkat ketika pH larutan dinaikkan menjadi asam karena terbentuk garam yang lebih mudah larut dalam air (Desh Raj et al., 2011). 5. Kompleksasi Pembentukan senyawa kompleks dapat digunakan untuk meningkatkan kelarutan senyawa obat. Suatu senyawa kompleks terbentuk bila molekul obat dan ligan bergabung membentuk ikatan lemah dengan stokiometri tertentu (seperti interaksi hidrofobik, ikatan hidrogen, gaya van der Waals) (Desh Raj et al., 2011). Kelarutan bahan obat dapat diperbaiki melalui rekayasa bahan dan pendekatan formulasi. Rekayasa bahan melalui modifikasi molekul secara kimia seperti pembentukan kompleks atau pembentukan prodrug dapat meningkatkan kelarutan senyawa obat, sedangkan

pendekatan formulasi untuk meningkatkan kelarutan senyawa obat dapat

dilakukan dengan rekayasa keadaan padat, modifikasi kristal, dispersi padat, mikroemulsi, dengan menambahkan kosolven atau surfaktan dalam formulasinya, dengan pembentukan garam,

dan pembentukan kompleks (Desh Raj et al., 2011; Kawabata et al., 2011;

Monohanachandran et al., 2010; Stegemann et al., 2007; Blagden et al., 2007). Dewasa ini pembentukan prodrug dengan menambahkan gugus polar pada senyawa yang bersifat lipofilik merupakan cara lama yang kembali digunakan (Sinko, 2011; Stella et al., 2007; Dresmann, 2007).

14 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


2.1.1.1. Tinjauan Tentang Prodrug Prodrug merupakan derivat molekul obat yang mengalami biotransformasi enzimatis atau kimia menjadi senyawa bentuk aktif dalam tubuh, sebelum memberikan efek farmakologi (Gambar 2.2.). Pelepasan bentuk aktif obat dikendalikan dan dapat terjadi sebelum, selama atau setelah absorbsi atau pada tempat aksi obat yang spesifik tergantung dari tujuan rancangan obat (Stella et al., 2007; Rautio et al., 2008). Promoiety merupakan suatu gugus fungsional, digunakan untuk memodifikasi struktur yang aktif secara farmakologi. Promoeity yang digunakan idealnya aman dan segera diekskresikan dari tubuh. Promoeity yang akan direaksikan diseleksi berdasarkan sifat yang ingin diperbaiki dari senyawa induknya. Ilustrasi mengenai gugus-gugus promoeity yang dapat dibuat menjadi senyawa prodrug dengan senyawa obat yang memiliki gugus fungsi tertentu dapat dilihat pada Gambar 2.3. Senyawa induk yang bersifat lipofilik, mempunyai kemampuan menembus membran biologis besar akan tetapi kelarutannya dalam air kecil. Sebaliknya senyawa induk yang bersifat hidrofilik, mempunyai kelarutan yang besar, akan tetapi kemampuan menembus membran biologis kecil (Rautiob et al., 2008).

Perubahan Enzimatik dan / atau kimia

Gambar 2.2. Ilustrasi konsep prodrug (prodrug = obat + promoeity) (Rautioa et al., 2008)

15 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Pendekatan prodrug telah berhasil digunakan untuk mengatasi kelarutan bahan obat yang rendah dalam air atau bioavailabilitas yang tidak menentu. Dengan memodifikasi senyawa induk dengan suatu gugus polar maka kelarutan senyawa obat yang rendah dalam air akan dapat ditingkatkan (Stegemann et al., 2007; Stella et al., 2007; Rautio a et al., 2008). Pendekatan prodrug pada umumnya didasarkan pada biotranformasi kimia atau biokimia menjadi bentuk aktif sebelum mencapai tempat aksi. Pendekatan ini khususnya bermanfaat bagi sediaan intravena karena prodrug yang larut air direkonstitusi sebelum digunakan, yang dengan cepat berubah menjadi bentuk aktif senyawa induknya. Bagi sediaan oral, perubahan dalam saluran cerna biasanya terjadi sebelum fase absorbsi, dan selanjutnya bahan obat yang tidak larut mengendap dari larutan dalam saluran cerna. Akan tetapi bentuk prodrug masih menguntungkan oleh karena (i) kelarutan lebih cepat tercapai sehingga menghasilkan kecepatan transpor awal lebih cepat, (ii) dosis obat mungkin cukup kecil sehingga sekali berada dalam bentuk larutan akan tetap dalam bentuk larutan terutama mengingat adanya surfaktan di dalam saluran cerna, dan (iii) bentuk endapan obat mungkin berada dalam bentuk sangat halus sehingga lebih mudah melarut (Yalkowsky, 1981).

Gambar 2.3. Ilustrasi sederhana mewakili konsep prodrug (Rautiob et al., 2008)

16 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Sekitar 5-7% obat yang

disetujui Food and Drug Administration (FDA) dapat

diklasifikasikan sebagai prodrug dan pada saat ini implementasi pendekatan prodrug pada tahap awal penemuan obat bertumbuh pesat. Pendekatan rancangan prodrug disesuaikan dengan tujuan yang ingin dicapai. Prodrug yang diinginkan untuk melepas senyawa induk dengan segera, dirancang untuk mendapat ikatan lemah antara senyawa induk dengan promoeity. Dengan demikian proses biokonversi dari bentuk prodrug menjadi senyawa induk dapat diperoleh sesaat setelah obat digunakan. Proses biokonversi di dalam tubuh dimediasi oleh adanya enzym-enzym yang terdapat di dalam darah, hati dan jaringan lain (Stella et al., 2007; Rautio a et al., 2008; Rautio b et al., 2008). Pendekatan prodrug yang digunakan disesuaikan dengan sifat-sifat fisikokimia, farmasetika, biofarmasetika dan atau farmakokinetika yang akan diperbaiki.

Dua

pendekatan prodrug yang ditujukan untuk meningkatkan kelarutan senyawa sukar larut dalam air adalah: (1) menurunkan titik lebur senyawa induk dengan derivatisasi dan/ atau (2) menambahkan promoiety polar/yang dapat terionkan pada senyawa induk. Prodrugprodrug larut air pada umumnya didapat pada gugus fosfat, suksinat atau asam amino dari gugus hidroksil (Stella dan Nti Addae, 2007; Roche, 1987). Fenitoin merupakan senyawa asam lemah yang sukar larut dalam air

(pKa 8,3),

memiliki gugus imida dalam struktur molekulnya. Dengan menggantikan satu proton NH tipe imida dengan suatu gugus fosfonooksimetil membentuk prodrug yang dikenal sebagai fosfenitoin. Fosfenitoin merupakan salah satu bentuk prodrug yang mampu meningkatkan kelarutan fenitoin dari 20-25 µg/mL menjadi 140 mg/mL. Selain itu fosfenitoin juga memberikan bioaavailabilitas dan profil keamanan lebih baik dibandingkan bentuk garam natrium fenitoin (Rautiob et al., 2008; Stegemann et al., 2007; Stella, 1995). Asam-asam amino telah diteliti secara luas dalam penggunaannya sebagai promoiety untuk memperbaiki kelarutan senyawa dalam air dari berbagai macam obat-obat yang mengandung amina dan alkohol. Valacyclovir merupakan bentuk prodrug asam amino acyclovir. Valacyclovir menunjukkan peningkatan kelarutan dari 1,3 mg/mL menjadi 174 mg/mL pada suhu 25 °C dan bioavailabilitas pada penggunaan secara oral meningkat dari 12-20 menjadi 54 % (Santos et al., 2009; Rautiob et al., 2008, Steingrimsdottir et al., 2000).

17 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Midodrine merupakan prodrug dengan gugus promoeity berasal dari asam amino glisin. Bioavailabilitas midodrine setelah penggunaan per oral meningkat dari 50% (desglymidodrine) menjadi 93% (midodrine) (Rautiob et al., 2008). Prodrug ester camphothecin dengan serangkaian gugus α-asam amino (glisin, alanin, aminobutirat dan norvalin) telah disintesis, dikarakterisasi dan dievaluasi oleh Deshmukh et al. (2010).

Gambar 2.4. Prodrug yang larut dalam cairan saluran cerna memberikan konsentrasi besar sebagai kekuatan pendorong dalam absorbsi. Pemutusan promoeity oleh suatu enzim di brush border yang terikat membran melepaskan senyawa induk lipofilik di sekitar membran mukosa (Fleisher et al., 1996).

Hecker et al. (2003) telah meneliti peningkatan kelarutan cephalosporin yang dibuat prodrug ester dengan gugus promoiety dari berbagai macam asam amino. Penelitian Hecker et al. (2003) menunjukkan pembentukan prodrug asam amino dengan alanin mampu meningkatkan kelarutan cephalosporin dua kalinya (dari semula 4,5 mg/mL), sebanding dengan serin dan melepaskan senyawa induk cephalosposin (secara in vitro) lebih besar (83%) dibandingkan serin (3%). Lisin mampu meningkatkan kelarutan cephalosporin lebih dari 5 kali dan mampu melepaskan senyawa induk secara in vitro sebesar 23%. Sedangkan

18 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


peningkatan kelarutan cephalosporin dengan asam amino glisin hanya sebesar 1,3 kali, akan tetapi prodrug yang terbentuk menunjukkan kecepatan yang cukup untuk berubah menjadi senyawa induk secara in vivo. Oleh karena itu dalam penelitian ini asam amino yang digunakan sebagai promoeity yaitu glisin, alanin, dan lisin. Selain memberikan kelarutan yang baik dalam air, penggunaan asam-asam amino sebagai promoiety dapat segera diubah oleh enzim esterase dan atau peptidase yang terdapat dalam tubuh. Promoiety asam amino juga disukai karena dilepaskan secara alami sebagai keutuhan non toksik saat terjadi perubahan bentuk dalam tubuh (Hemenway et al., Suatu prodrug dengan kelarutan tinggi memberikan kekuatan pendorong (gradien konsentrasi) dibandingkan senyawa obat induk ketika diabsorbsi. Senyawa induk dengan koefisien partisi tinggi memberikan keuntungan ketika terjadi rekonversi prodrug oleh enzim di brush broder membran mukosa dalam saluran cerna. Pada kondisi tersebut prodrug akan dilepas menjadi senyawa induk yang permeabel. Rekonversi prodrug yang cepat dalam saluran cerna akan membantu memperbaiki keterbatasan absorbsi (Fleisher et al., 1996). 2.1.2. Tinjauan Tentang Disolusi Disolusi menggambarkan proses melarut suatu partikel obat dalam pelarut. Laju disolusi dinyatakan dengan jumlah obat yang terlarut sebagai fungsi waktu. Disolusi suatu obat dikendalikan oleh sifat-sifat fisikokimia seperti kelarutan, luas permukaan dan kemampuan bahan obat terbasahi. Disolusi merupakan prasyarat obat diabsorbsi dan dibawa ke tempat aksi obat, seringkali merupakan tahap penentu kecepatan ketersediaan hayati bagi obat-obat dengan kelarutan kecil dalam air. Informasi tentang laju disolusi suatu obat akan bermanfaat bagi pengembangan formulasi. Uji disolusi yang sesuai dapat membantu mengidentifikasi faktor-faktor yang berperan dalam masalah bioavailabilitas dan membantu memilih bentuk kristal dan atau bentuk garam yang sesuai (Liu, 2000). Laju disolusi suatu bahan obat menurut model disolusi Noyes-Whitney

dapat dilihat pada

persamaan 2.2 (Sinko, 2011).

19 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


dC DS  (Cs  C ) dt Vh

denga dC dt D h S V Cs C

………………...

(2.2)

= laju disolusi = koefisien difusi obat = tebal lapisan difusi pada antarmuka padatan-cairan = luas permukaan obat yang terpapar cairan pelarut = volume media disolusi = kelarutan jenuh obat dalam media disolusi pada suhu percobaan = jumlah obat yang terlarut pada waktu t

Laju disolusi (

dC ) awal sebanding dengan kelarutan jenuh obat (Cs) dan luas dt

permukaan partikel obat (S) di bawah kondisi hidrodinamik. Dari persamaan 2.2 dapat dilihat bahwa dengan memperkecil luas permukaan partikel

(S) dan meningkatkan

kelarutan jenuh (Cs) dapat meningkatkan laju disolusi suatu obat. Oleh karena laju absorbsi maksimum tidak dapat melebihi laju disolusi (

dC ) maka kelarutan senyawa obat yang dt

rendah akan menurunkan efektivitas obat. Bila laju disolusi merupakan tahap penentu kecepatan bioavailabilitas obat maka dengan meningkatkan laju disolusi, bioavailabilitas akan dapat diperbaiki (Aulton, 1988; Yalkowsky, 1981). Lapisan difusi

Permukaan Partikel obat

Difusi molekul-molekul Kandungan saluran cerna

Permukaan Partikel obat

Sirkulasi darah

Difusi molekul-molekul

Membran saluran cerna

Gambar 2.5. Skema disolusi dari permukaan partikel (Florrence et al.,2006)

20 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Pada fase awal disolusi, Cs ≥

dC dan jika luas permukaan (S) selama percobaan dibuat dt

tetap maka D/h yang merupakan konstante (k) dapat ditentukan. Konstante (k) merupakan konstante laju intrinsik disolusi dan spesifik bagi setiap bahan obat padat dalam pelarut tertentu di bawah kondisi hidrodinamik. Menurut Kaplan, senyawa obat yang memiliki harga k kurang dari 0,1/mg/cm2/menit biasanya laju disolusi merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi (Florence dan Attwood, 2005; Aulton, 1988). Jalali et al. (2006) meneliti tentang

korelasi in vitro - in vivo efek antikonvulsi

karbamazepin setelah dibuat ko-grinding dengan mikrokristalin selulose. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan bioavailabilitas (Cmaks, tmaks dan AUC) karbamazepin seiring dengan meningkatnya disolusi karbamazepin setelah karbamazepin dibuat sistem kogrinding dengan mikrokristalin selulose yang merupakan pembawa bersifat hidrofilik. Berdasarkan parameter fisiologi, media disolusi yang menyerupai keadaan lambung dan usus halus dalam keadaan terisi makanan dan puasa dapat memengaruhi disolusi. Macammacam media disolusi seperti blank fast-state simulated gastric state (FaSSGF), simulated gastric fluid without pepsin (SGF), fed-state simulated intestinal fluid (FESSIF) dan simulated colonic fluid (SCoF) merupakan media bio-relevan terpilih yang dapat dipertimbangkan untuk menyelidiki disolusi suatu bahan obat. Penelitian Bhise dan Rajkumar (2008) menunjukkan disolusi karbamazepin dalam berbagai media bio-relevan tidak berbeda bermakna dibandingkan media air meskipun kelarutan karbamazepin dalam berbagai media tersebut menunjukkan perbedaan. Selain itu diketahui bahwa pH berperan kecil terhadap disolusi karbamazepin, pH asam mendorong pembentukan karbamazepin dihidrat yang kurang larut dalam air. Alasan tersebut menyebabkan bioavailabilitas karbamazepin lambat dan disolusi dalam saluran cerna tidak menentu. Data laju disolusi bila dikombinasi dengan kelarutan, koefisien partisi dan pKa menghasilkan wawasan yang bermanfaat bagi formulator dalam mengkarakterisasi absorbsi in vivo suatu senyawa obat. Uji in vitro memiliki makna bila ada hubungan dengan hasil in vivo. Bila hubungan dibangun antara in vitro dan in vivo maka uji disolusi in vitro dapat digunakan sebagai uji kontrol kualitas (Aulton, 1988).

21 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


2.1.3 Tinjauan Tentang Koefisien partisi Koefisien partisi (P) merupakan ukuran lipofilisitas suatu senyawa. Lipofilisitas berkenaan dengan kemampuan molekul obat berpartisi antara dua larutan yang tidak campur, seperti air dan minyak. Koefisien partisi dapat diukur dengan menentukan konsentrasi kesetimbangan suatu obat dalam fase berair (umumnya air) dan fase minyak (umumnya oktanol atau kloroform) yang akan kontak satu dengan yang lain pada suhu dan tekanan konstan. Koefisien partisi dinyatakan dengan persamaan 2.3 di bawah ini. P = [Cminyak]/ [Cair]

……………….........

(2.3)

dengan P adalah koefisien partisi, Cminyak adalah konsentrasi molekul obat dalam fase minyak dan Cair adalah konsentrasi molekul obat dalam fase air. Harga koefisien partisi (P) merupakan ukuran afinitas relatif molekul obat terhadap fase air dan fase non air (minyak). Semakin besar harga P maka semakin besar kelarutan molekul obat dalam minyak (Sinko, 2011; Aulton, 1988). Membran biologi secara alami bersifat lipoid yang memegang peranan penting dalam transpor obat. Kemampuan suatu molekul obat melintasi membran pada tempat absorbsi dapat dihubungkan dengan koefisien partisi minyak-air suatu obat. Permeabilitas merupakan kemampuan suatu obat melintasi membran biologi yang tersusun atas fosfolipid bilayer. Permeabilitas obat melewati membran biologi tergantung pada lipofilisitas dan koefisien difusi. Senyawa obat yang sangat larut dalam air maka kecepatan permeasi melewati membran biologi merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi, sedangkan senyawa obat dengan lipofilisitas yang tinggi atau mempunyai kelarutan besar dalam minyak pada umumnya mempunyai kemampuan melintasi membran biologis dengan baik dibandingkan dengan obat-obat yang bersifat hidrofilik (Shargel et al., 2005; Aulton, 1988). Khusus untuk obat-obat yang mempunyai tempat aksi di otak, maka obat harus dapat melewati membran biologi yaitu dengan menembus sawar darah-otak (Blood Brain Barrier = BBB). Sawar darah-otak terutama tersusun atas sel-sel kapiler endotelial, yang berbeda dibandingkan dengan jaringan lainnya. Sel-sel kapiler endotelial otak tersambung satu

22 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


dengan yang lain dengan rapat sehingga merupakan barrier bagi obat-obat yang bersifat hidrofilik. Untuk dapat menembus sawar darah-otak, suatu obat harus relatif kecil (ukuran molekul kurang dari 500 Da), memiliki koefisien partisi yang tinggi (larut minyak), tetap tidak terion pada pH cairan tubuh dan mampu membentuk ikatan hidrogen kurang dari 8 dengan air (Shargel et al., 2005; Rautiob et al., 2008). 2.2. TINJAUAN TENTANG BIOAVAILABILITAS Rute pemakaian secara oral merupakan rute umum dan nyaman digunakan untuk bahan obat yang dikehendaki memiliki efek sistemik. Pemberian obat secara oral memiliki beberapa keuntungan seperti kenyamanan dan keamanan pemakaian. Akan tetapi rute oral bukanlah rute yang sederhana, oleh karena barier saluran cerna menyebabkan kadar obat dalam tubuh setelah pemakaian lebih bervariasi dibandingkan pemakaian secara parenteral. Kadar obat dalam tubuh yang bervariasi terutama bagi obat yang sukar larut dalam air menyebabkan penurunan bioavailabilitas dan bioavailabilitas yang berubah-ubah atau tidak sempurna (Shargel et al., 2005; Alavijeh et al., 2012). Rute pemakaian obat memengaruhi bioavailabilitas obat, oleh karena itu memengaruhi mula kerja dan lama efek farmakologi. Bila suatu obat diberikan melalui rute oral maka obat harus terlarut secara molekuler sebelum diabsorbsi ke dalam sirkulasi sistemik. Obat dalam keadaan terlarut akan berdifusi atau ditranspor ke tempat aksi dan bila konsentrasi obat pada tempat aksi melebihi konsentrasi efektif minimum maka akan dihasilkan suatu respon farmakologis (Shargel et al., 2005)

disintegrasi

Obat dalam produk obat

disolusi

Obat dalam larutan

Partikel obat padat

absorbsi

Obat dalam tubuh

Gambar 2.6. Proses absorbsi sistemik suatu obat (Shargel et al., 2012) Absorbsi sistemik dari suatu obat (Gambar 2.6) terdiri dari suatu rangkaian proses laju, meliputi disintegrasi, disolusi dan absorbsi melewati membran sel menuju sirkulasi sistemik. Kecepatan obat mencapai sistem sirkulasi ditentukan oleh tahapan yang paling

23 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


lambat dalam rangkaian di atas. Bagi obat-obat yang mempunyai kelarutan kecil dalam air, laju disolusi obat seringkali merupakan tahap yang paling lambat, sehingga merupakan tahap penentu kecepatan (rate-limiting step) terhadap bioavailabilitas obat. Sebaliknya bagi obat yang mempunyai kelarutan besar dalam air, laju disolusinya cepat sedangkan laju melintasi membran merupakan tahap paling lambat atau tahap penentu kecepatan (Shargel et al., 2005). Biofarmasetika adalah ilmu yang mempelajari hubungan sifat fisikokimia formulasi obat terhadap bioavailabilitas obat. Ukuran dari laju dan jumlah obat aktif yang mencapai sirkulasi umum atau tempat aksi. Memahami prinsip biofarmasetika merupakan hal penting oleh karena biofarmasetika bertujuan untuk mengatur pelepasan obat sedemikian rupa ke sirkulasi sistemik. Biopharmaceutical classification system (BCS) merupakan kerangka ilmiah untuk membagi senyawa obat berdasarkan kelarutan dalam air dan permeabilitas melalui usus. Tabel 2.3. menyatakan pembagian biofarmasetika suatu obat berdasarkan sifat kelarutan dan permeabilitas. BCS telah ditetapkan Food and Drug Administration (FDA) pada tahun 1995 dengan tujuan untuk membantu memperkirakan hubungan antara disolusi in vitro dengan bioavailabilitas in vivo (Amidon et al.,1995).

Tabel 2.3. Sistem pembagian biofarmasetika obat (Amidon et al., 1995) Kelas Kelarutan/Permeabilitas Sifat-sifat I

Tinggi/Tinggi

II

Rendah/Tinggi

III

Tinggi/Rendah

IV

Rendah/Rendah

-Obat diabsorbsi baik -Disolusi dan pengosongan lambung merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi -Disolusi merupakan tahap penentu kecepatan Absorbsi - Permeabilitas merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi -Masalah-masalah efektivitas penghantaran obat melalui oral

24 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Bioavailabilitas obat dapat diprediksi dengan memilih rute pemberian obat secara teliti dan rancangan bentuk sediaan yang tepat. Suatu obat dapat diberikan dalam berbagai rute dan tetap menghasilkan aktivitas yang ekivalen, akan tetapi lama dan mula kerja obat mungkin sangat berbeda karena perubahan farmakokinetika yang disebabkan oleh rute pemberian. Perubahan fisiologik dan fisikokimia yang mungkin disebabkan oleh perubahan bentuk sediaan merupakan hal penting untuk dipertimbangkan (Shargel et al., 2005). Rute pemakaian secara oral merupakan rute umum dan nyaman digunakan untuk pengobatan penderita. Akan tetapi rute oral bukanlah rute yang sederhana, oleh karena barier saluran cerna menyebabkan kadar obat setelah pemakaian lebih bervariasi dibandingkan pemakaian parenteral. Bila bahan obat mempunyai kelarutan kecil dalam air (< 0,1 mg/mL) maka disolusi obat merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi obat dalam saluran cerna (Aulton, 1988). Pada absorbsi obat sistemik setelah pemberian secara oral, molekul obat harus melintasi epitel intestinal melalui suatu sel epitel untuk mencapai sirkulasi sistemik. Permeabilitas suatu obat pada tempat absorbsi berkaitan dengan struktur molekul obat dan sifat fisik dan biokimia membran sel. Ketika obat berada dalam plasma, maka obat harus melintasi membran biologis yang bertindak sebagai sawar pelepasan obat untuk mencapai tempat aksi (Shargel et al., 2005). Membran merupakan struktur utama dalam sel, mengelilingi keseluruhan sel (membran plasma) dan bertindak sebagai antara sel dan cairan interstisial. Secara fungsional membran sel merupakan partisi semipermiabel yang bertindak sebagai sawar selektif untuk lintasan molekul. Beberapa molekul kecil dan molekul larut lemak melewati membran, sedangkan molekul bermuatan dan molekul besar seperti protein dan molekul terikat protein tidak dapat melewatinya. Ada beberapa teori tentang struktur membran sel. Teori lipid bilayer menggambarkan membran plasma sel terutama tersusun dari fosfolipid dalam bentuk dua lapis yang terpisahkan dengan gugus karbohidrat dan protein. Teori yang diajukan Davson dan Danielli (1952) ini menganggap

gugus "kepala" hidrofilik dari fosfolipid menghadap

lapisan protein dan gugus "ekor" hidrofobik dari fosfolipid berposisi di bagian dalam.

25 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Dengan struktur membran sel yang demikian, teori ini menjelaskan bahwa obat larut lemak cenderung untuk penetrasi ke membran sel lebih mudah daripada molekul polar. Akan tetapi teori struktur membran sel dua lapis tidak menjelaskan difusi air, molekul dengan berat molekul kecil seperti urea dan ion muatan tertentu. Teori membran plasma yang diajukan Singer dan Nicolson (1972), menggambarkan membran plasma sebagai model fluid mosaic dapat dilihat pada Gambar 2.7. Menurut model ini, membran sel terdiri atas protein globular yang tertanam dalam suatu matriks cairan dinamik (dynamic fluid), lipid bilayer. Protein tersebut memberi suatu jalur transpor selektif dari molekul polar tertentu dan ion bermuatan melalui sawar lipid. Protein membran tersebar ke seluruh membran dan pada membran tersebut terdapat dua tipe pori berukuran 10 nm dan berukuran 50 sampai 70 nm. Pori-pori kecil ini memberi suatu kanal yang dapat dilewati oleh air, ion-ion dan obat terlarut seperti urea. Senyawa obat dapat melintasi membran sel melalui dua mekanisme utama, yaitu difusi pasif (passive diffusion) dan pengangkutan dengan pembawa (carrier mediated transport). Selain mekanisme transpor tersebut, terdapat mekanisme transpor yang lain yaitu transpor vesikular, yang merupakan proses pemindahan molekul secara spesifik ke dalam dan ke luar sel (endositosis dan eksositosis). Transpor obat melewati membran terdiri dari satu atau lebih proses (Shargel et al., 2005, Alavijeh et al., 2005).

Gambar 2.7. Model membran plasma fluid mosaic (Shargel, et al., 2012) Difusi pasif merupakan proses perpindahan molekul obat secara spontan dari daerah dengan kadar tinggi ke daerah dengan kadar rendah. Proses berjalan pasif karena tidak memerlukan energi dari luar. Difusi pasif merupakan proses absorbsi utama untuk sebagian

26 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


besar obat dan dapat digambarkan melalui persamaan Fick's (persamaan 2.4) sebagai berikut (Shargel et al., 2005):

dQ DAK  (CGI  C P ) dt h

dengan

..................................................

(2.4)

dQ = laju difusi; D = koefisien difusi; K = koefisien partisi lemak:air senyawa dt

obat; A= luas permukaan membran; h = tebal membran dan CGI - Cp = perbedaan antara kadar obat dalam saluran cerna dan dalam plasma. Menurut persamaan difusi Fick's, laju difusi pasif obat terutama dipengaruhi oleh perbedaan kadar obat antar membran dan koefisien partisi senyawa obat. Kadar obat yang lebih tinggi dalam saluran cerna dibandingkan dalam darah menjadi tenaga pendorong dalam difusi pasif. Demikian juga harga koefisien partisi, K dari senyawa obat yang lebih besar menyatakan partisi obat dalam lemak-air dari obat lebih besar untuk melintasi membran mukosa. Obat-obat yang lebih larut dalam lemak cenderung melintasi membran lebih mudah dibandingkan molekul yang kurang larut dalam lemak atau molekul yang lebih larut dalam air (Shargel et al., 2005). Keberhasilan proses absorbsi suatu senyawa obat ke dalam sirkulasi sistemik bergantung pada sifat fisikokimia senyawa obat, bentuk sediaan, dan anatomi maupun fisiologi (faktor biologi) tempat absorbsi.

Sifat fisikokimia obat selain memengaruhi

disolusi senyawa obat pada akhirnya juga memengaruhi keberhasilan proses absorbsi dan akan berdampak terhadap bioavailabilitasnya. Beberapa sifat fisikokimia senyawa obat yang memengaruhi proses absorbsi di antaranya: 1. Lipofilisitas Lipofilisitas merupakan salah satu sifat fisikokimia yang sangat berperan dalam proses absorsi. Lipofilisitas suatu senyawa berkaitan dengan koefisien partisi (P), yang merupakan perbandingan kadar obat dalam pelarut oktanol dan air pada suhu konstan. Lipofilisitas senyawa obat sangat menentukan terhadap kemampuan molekul obat dalam menembus

27 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


membran melalui proses difusi pasif. Pada umumnya, senyawa obat yang memiliki koefisien partisi yang baik (log P besar), lebih mudah melintasi membran mukosa sehigga proses absorbsi berjalan dengan baik (Shargel et al., 2005; Sinko, 2011). 2. Kelarutan dan Disolusi Bahan Obat Kelarutan menyatakan massa solut yang melarut dalam satu volume tertentu dalam keadaan jenuh pada suhu tertentu. Disolusi merupakan proses solut terlarut dalam suatu pelarut. Kelarutan bersifat statik sedangkan disolusi bersifat dinamik. Kelarutan dalam air merupakan salah satu sifat fisikokimia yang berpengaruh terhadap bioavailabilitas obat. Obat yang sukar larut dalam air akan menyebabkan masalah secara in vivo, karena obat diabsorbsi tidak sempurna ketika diberikan secara oral sehingga menyebabkan bioavailabilitasnya tidak menentu. Kelarutan obat dalam saluran cerna yang tinggi akan memberikan gradien konsentrasi yang mendorong absorbsi ketika obat diberikan melalui rute oral dan distribusi menuju tempat aksi sebelum memberikan respon farmakologi (Waterbeemd, 2009). Dalam sistem biologi, disolusi obat dalam media air merupakan bagian sangat penting dalam proses absorbsi. Dalam saluran cerna, laju disolusi obat-obat dengan kelarutan dalam air sangat kecil seringkali mengendalikan laju absorbsi sistemik obat. Uji disolusi suatu senyawa obat atau sediaan obat seringkali dapat digunakan untuk meramalkan bioavailabilitasnya (Shargel et al., 2005). 3. Derajat ionisasi obat Tingkat ionisasi molekul obat memengaruhi laju transpor obat. Obat-obat yang bersifat elektrolit lemah (asam atau basa lemah) akan terionisasi bergantung pada harga pKa obat dan pH media senyawa obat terlarut. Spesies obat terionisasi mengandung suatu muatan dan lebih larut air dibandingkan spesies obat tak terionisasi yang lebih larut dalam lipid (Sinko, 2011). Beberapa faktor biologi memengaruhi absorbsi obat seperti struktur saluran cerna, pH saluran cerna, motilitas saluran cerna, waktu pengosongan lambung, dan aliran saluran cerna. Selain faktor-faktor tersebut, proses absorbsi obat juga dipengaruhi oleh makanan, interaksi obat dengan senyawa lain dan faktor individu seperti umur dan adanya penyakit tertentu (Shargel et al., 2005).

28 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


2.2.1 Parameter Farmakokinetika (tmaks, Cmaks, dan AUC) Pengukuran kadar obat dalam plasma darah merupakan pendekatan langsung untuk penetapan farmakokinetika obat dalam tubuh. Plasma diperoleh dari supernatan sentrifugasi darah lengkap yang ditambahkan suatu antikoagulan seperti heparin. Plasma memperfusi semua jaringan tubuh termasuk elemen-elemen seluler dalam darah. Obat dalam plasma dalam kesetimbangan dinamik dengan jaringan, sehingga perubahan kadar obat dalam plasma menggambarkan perubahan kadar obat dalam jaringan (Shargel et al., 2005). Setelah suatu obat dilepas dari bentuk sediaannya, molekul obat yang telah terdisolusi menembus lapisan mukosa saluran cerna memasuki pembuluh kapiler di sekitar saluran cerna. Setelah itu molekul obat mengalami distribusi melalui pembuluh darah menuju jaringan maupun

organ tubuh. Obat dibersihkan dari tubuh melalui berbagai proses

eliminasi yaitu ekskresi dan biotransformasi atau metabolisme obat. Rangkaian proses absorbsi, distribusi dan eliminasi obat dalam tubuh dapat dikarakterisasi dengan model farmakokinetika (Shargel et al., 2005).

Gambar 2.8 Kurva kadar obat dalam plasma-waktu setelah pemakaian obat secara per oral (Shargel et al., 2005) Bioavailabilitas suatu obat, yang menyatakan ukuran ketersediaan sistemik dari suatu

29 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


obat dapat diamati dari kurva kadar plasma-waktu. Kadar obat dalam sampel plasma yang diambil pada berbagai jarak waktu setelah pemberian suatu produk digambarkan dalam kurva kadar dalam plasma-waktu. Selama obat mencapai sirkulasi sistemik, kadar obat dalam plasma akan naik sampai maksimum. Pada umumnya absorbsi suatu obat terjadi lebih cepat daripada eliminasi. Melalui kurva kadar plasma-waktu (Gambar 2.8) dapat ditentukan parameter farmakokinetika yang meliputi tmaks, Cmaks dan AUC. Waktu kadar plasma mencapai puncak, tmaks merupakan waktu yang diperlukan untuk mencapai kadar obat maksimum setelah pemberian obat, secara umum dapat dikatakan sebanding dengan laju absorbsi obat rata-rata Selama fase absorbsi, laju absorbsi obat lebih besar daripada laju eliminasi obat. Pada saat waktu kadar puncak dicapai, laju absorbsi obat sama dengan laju eliminasi obat. Sedangkan setelah waktu kadar puncak, laju fase eliminasi lebih besar daripada laju fase absorbsi (Shargel et al., 2005). Kadar plasma puncak, Cmaks, menunjukkan kadar obat maksimum dalam plasma setelah pemakaian obat secara oral. Pada kadar obat puncak dalam plasma, laju absorbsi obat sama dengan laju eliminasi obat, dan tidak ada perubahan dalam jumlah obat dalam tubuh. Untuk beberapa obat diperoleh hubungan antara kadar obat dalam plasma dengan efek farmakologi. Cmaks memberikan petunjuk bahwa obat cukup diabsorbsi secara sistemik dan memberikan suatu respon terapeutik (Shargel et al., 2005). Area di bawah kurva, AUC, merupakan jumlah obat yang mencapai sirkulasi sistemik atau merupakan ukuran jumlah bioavailabilitas suatu obat. AUC adalah area di bawah kurva kadar obat dalam plasma-waktu dari t = 0 sampai t = ≈. AUC dapat ditentukan dengan metode trapesium, area tiap waktu ditentukan dengan persamaan 2.5.

[ AUC ]tntn1 

Cn 1  Cn (tn  tn 1 ) 2

....................................... (2.5 )

Keterangan : Cn = kadar obat saat pengamatan Cn-1 = kadar obat waktu sebelumnya tn = waktu pengamatan tn-1 = waktu pengamatan sebelumnya

30 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Bioavailabilitas menyatakan ukuran kecepatan dan jumlah bahan aktif yang mencapai tempat aksi obat. Studi bioavailabilitas dilakukan baik terhadap bahan aktif obat yang telah disetujui maupun terhadap bahan obat yang belum disetujui oleh FDA untuk dipasarkan maupun produk obat untuk memastikan keamanan dan efektifitas sesuai dengan indikasi penggunaan. Studi bioavailabilitas berguna dalam menetapkan perubahan sifat fisikokimia bahan obat dan pengaruh bentuk sediaan terhadap farmakokinetika obat. Parameter bioavailabilitas dinyatakan sebagai tmaks, Cmaks, dan AUC (Shargel et al., 2005). 2.3. TINJAUAN TENTANG KARBAMAZEPIN Karbamazepin merupakan antiepilepsi yang efektif mengatasi bangkitan tipe simple partial dan tonik klonik. Pada saat bangkitan dapat terjadi suatu keadaaan darurat yang sering disebut dengan status epilepticus. Status epilepticus merupakan suatu hal serius dan perlu ditangani dengan cepat untuk mengendalikan resiko kerusakan otak permanen. Angka kematian untuk orang dewasa yang mengalami status epilepticus ini mencapai sekitar 20%. Karbamazepin bekerja dengan memblok kanal natrium dan menghambat repetitive neuronal firing

frekuensi tinggi dalam jaringan serta mengurangi transmisi

presinaptik. Mekanisme efek samping yang ditimbulkan karbamazepin belum diketahui secara pasti, diduga efek samping disebabkan oleh pembentukan metabolit yang reaktif secara kimia. Efek samping karbamazepin terhadap perubahan tingkah laku maupun kemampuan kognitif

lebih rendah dibandingkan antikonvulsan lain seperti fenitoin,

fenobarbital dan primidon (Mc. Namara, 2001; Pearce et al., 2002). Setelah pemakaian secara oral, karbamazepin diabsorbsi lambat dan tidak menentu dalam saluran pencernaan. Bioavailabilitas karbamazepin sebesar 85-100%, mengalami metabolisme dalam hati oleh isoenzim CYP 450 yaitu CYP3A4 dan CYP2C8. Metabolit karbamazepin utama yang aktif adalah carbamazepine-10,11 epoxide. Hampir seluruh metabolit karbamazepin diekskresi melalui urin dan sebagian melalui feses (Sweetman, 2009, Pearce et al., 2009). Berdasarkan biopharmaceutics classification system (BCS), karbamazepin termasuk golongan obat kelas II. Bahan-bahan obat yang termasuk golongan kelas II dalam sistem BCS mempunyai sifat permeabilitas tinggi dan kelarutan rendah (Amidon et al., 1995).

31 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Kelarutan karbamazepin yang rendah dalam air bila dibuat dalam bentuk sediaan oral, menyebabkan tahap penentu bioavailabilitas adalah kecepatan disolusi karbamazepin. Karbamazepin merupakan suatu senyawa trisiklik turunan asam karboksilat yang memiliki gugus NH asam dalam struktur molekulnya. Untuk senyawa-senyawa dengan struktur demikian dimungkinkan untuk dibuat prodrug ester

(Guarino et al., 2007).

Hemenway et al. (2010) telah membuat prodrug karbamazepin turunan N-acyl-urea. Prodrug N-glycyl-carbamazepine dan N-acetyl-carbamazepine dapat meningkatkan kelarutan karbamazepin. Karbamazepin dikenal dengan nama kimia 5 H-dibenz [b,f] azepine-5-carboxamide, mempunyai rumus molekul C15H12N2O dengan berat molekul 236,27. Karbamazepin merupakan serbuk kristal putih atau hampir putih, tidak berbau, rasa tawar sampai pahit. Praktis tidak larut dalam air (1 : > 10.000), mempunyai harga pKa 7,0 dan koefisien partisi (oktanol/air) sebesar 2,45 (Depkes RI, 1995, Moffat et al., 2004). Struktur molekul karbamazepin dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9. Struktur molekul karbamazepin (Depkes, 1995).

Karbamazepin sedikitnya memiliki empat bentuk polimorf dan satu bentuk dihidrat dan dapat membentuk solvat dengan pelarut aseton dan air.

32 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


2.3.1 Polimorfisme Polimorfisme berasal dari bahasa Yunani, dari kata polus berarti banyak dan morph berarti bentuk. Polimorfisme didefinisikan sebagai kemampuan suatu senyawa untuk membentuk lebih dari satu macam kristal yang berbeda. Polimorf mengandung hanya satu macam molekul kimia dalam unit selnya. Terdapat dua macam cara kisi kristal terbentuk, yaitu : packing polymorphism dan conformational polymorphism. Packing polymorphism terjadi bila suatu molekul rigid dengan konformasi tertentu dikemas dalam susunan berbeda, sedangkan conformational polymorphism merupakan bentuk kristal yang terdiri dari molekul-molekul fleksibel dengan konformasi berbeda yang dikemas dalam susunan berbeda. Perbedaan pengaturan unit sel kristal dalam polimorf menyebabkan perbedaan fisiknya meliputi sifat pengepakan, sifat termodinamika seperti titik lebur, entalpi, entropi, energi bebas dan kelarutan, sifat spektroskopi, sifat kinetika seperti laju disolusi, kecepatan reaksi keadaan padat, dan stabilitas, serta sifat mekanik dalam proses tabletasi (Sinko, 2011; Aaltonen et al., 2009). Polimorf dapat dikategorikan menjadi 2 macam yaitu monotropes dan enantiotropes. Perbedaan kedua macam polimorf tersebut disebabkan perbedaan stabilitas terhadap rentang suhu dan tekanan berbeda. Polimorf enantiotropes dicirikan dengan perubahan yang bersifat reversibel dari satu bentuk ke bentuk lain pada rentang suhu dan tekanan berbeda. Polimorf monotropes dicirikan dengan perubahan terjadi dalam satu arah misal dari bentuk metastabil ke bentuk stabil. Suhu transisi dalam polimorf dapat mengarakterisasi sistem dan menentukan bentuk yang lebih stabil pada suhu yang diinginkan. Pada suhu transisi, bentuk-bentuk polimorf berada dalam kesetimbangan oleh karenanya keduanya memiliki energi bebas yang sama, kelarutan yang identik dalam pelarut tertentu, dan tekanan uap yang identik (Sinko, 2011). Istilah polimorfisme sering digunakan untuk menggambarkan bermacam-macam bentuk padat active pharmaceutical ingredients (APIs) dan bahan-bahan tambahan meliputi bentuk kristal, amorf dan juga hidrat/solvat. Bentuk kristal (polimorf, solvat/hidrat, kokristal), molekul penyusun diatur dalam suatu susunan bangunan berulang tetap dari unit sel yang disebut sebagai kisi kristal, sedangkan bentuk amorf tidak memiliki susunan atom atau molekul yang teratur dalam ruang tiga dimensi seperti yang ada dalam bentuk kristalin

33 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


(Aaltonen et al., 2009). Bentuk kristal berbeda dari bahan farmasi dapat diidentifikasi dengan menggunakan beberapa metode seperti Differential Scanning Calorimetry (DSC), difraksi sinar X, spektrofotometri infra merah, termomikroskopi (Sinko, 2011; Aaoltonen et al., 2009; Chieng et al.,2009). Polimorf dapat terbentuk selama proses kristalisasi. Kristalisasi merupakan proses yang sangat kompleks dan terdapat beberapa variabel yang dapat memengaruhi hasil. Supersaturasi sebagai kekuatan pendorong kristalisasi merupakan kunci variabel termodinamik yang memengaruhi kinetika nukleasi dan pertumbuhan kristal. Dengan kata lain bentuk kristal yang dihasilkan dapat bervariasi tergantung derajad supersaturasi. Selain itu faktor suhu, pH, pelarut, dan bahan tambahan termasuk pengotor, dapat memengaruhi hasil kristalisasi dalam suatu sistem polimorfi (Aaltonen et al., 2009).

2.3.2 Tinjauan Tentang Polimorfi Karbamazepin Karbamazepin (KBZ) sedikitnya mempunyai 4 (empat) bentuk polimorf dan satu bentuk dihidrat. Penelitian sebelumnya, (York, 1983; Rajendra et al., 1995) melaporkan untuk obat-obat dengan beberapa bentuk polimorf dan pseudopolimorf memberikan perbedaan bioavailabilitas (Kaneniwa et al., 1984; Krahn et al., 1987). Grzesiak et al. (2003) telah membandingkan empat bentuk polimorf anhidrat karbamazepin dan mengidentifikasi dengan DSC, XPRD, FTIR, dan termomikroskopi. Tabel 2.4. Tatanama bentuk polimorf karbamazepin (Grzesiak et al., 2003) Penandaan Bentuk I II III IV

Simetri Kristal Triklinik Trigonal Monoklinik primitif Monoklinik C-centered

Konsistensi dalam penamaan bentuk polimorf karbamazepin diperlukan untuk menghindari kebingungan dan kesalahan dalam identifikasi. Penamaan empat macam

34 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


bentuk polimorf menurut Grzesiak et al. (2003) dapat dilihat dalam Tabel 2.4. Polimorf karbamazepin memiliki bentuk kristal yang berbeda. Perbedaan bentuk kristal karena perubahan relatif jumlah sisi dan jenis sisi yang ada pada kristal menunjukkan perbedaan habit kristal. Habit kristal polimorf karbamazepin bentuk I, III dan IV menggambarkan bentuk kristal jarum dan bentuk lamelar dengan dimensi yang berbeda. Kipourus et al. (2006) menggambarkan morfologi kristal karbamazepin bentuk I, bentuk III dan bentuk IV (Gambar 2.10) dengan model Bravais-Friedel-Donnay-Harker (BFDH). Sedang Carino et al. (2006) berhasil memotret bentuk polimorf KBZ I, KBZ III dan KBZ-DH dengan mikroskop cahaya seperti dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.10. Morfologi kristal karbamazepin bentuk I, bentuk III dan bentuk IV menurut model Bravais-Friedel-Donnay-Harker (BFDH) (Kipourus et al., 2006)

Gambar 2.11. Gambar mikroskop cahaya morfologi KBZ III (A), KBZ (I), KBZ-DH (Carino et al., 2006) Menurut Grzesiak et al. (2003) karbamazepin memiliki polimorf bentuk I (triklinik) yang secara termodinamika stabil pada suhu lebih dari 130 °C, bentuk II (trigonal) yang merupakan bentuk metastabil pada suhu kamar, bentuk III (P-monoklinik) yang stabil

35 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


secara termodinamika pada suhu kamar, dan bentuk IV (C-monoklinik) yaitu bentuk metastabil pada suhu kamar. Bentuk polimorf III karbamazepin merupakan bentuk yang paling stabil secara termodinamika pada suhu kamar. Bentuk polimorf III merupakan satusatunya bentuk yang tersedia di pasaran yang digunakan dalam formulasi sediaan karbamazepin. Stabilitas secara termodinamika pada suhu kamar dari bentuk polimorf anhidrat karbamazepin dimulai dari yang paling stabil adalah bentuk III, bentuk I, bentuk IV, bentuk II. Bentuk polimorf II merupakan bentuk yang paling tidak stabil sehingga memiliki kelarutan yang tinggi. Keempat bentuk polimorf anhidrat karbamazepin dalam media air akan berubah menjadi bentuk polimorf dihidrat yang kelarutannya sepertiga dari bentuk anhidrat. Bentuk polimorf I dan III merupakan pasangan enantiotrop yang relatif stabil secara termodinamika pada suhu 70 °C. Bentuk III adalah bentuk yang paling stabil di bawah suhu 70 ºC, sedangkan bentuk I lebih stabil di atas suhu tersebut (Ali et al., 2013; Mahalaxmi et al., 2009; Grzesiak, et al., 2003; Kaneniwa et al., 1987). Dari hasil analisis dengan DSC, PXRD dan IR dapat dibedakan keempat bentuk polimorf anhidrat dan bentuk dihidrat KBZ. Beberapa penelitian tentang sifat-sifat fisikokimia bentuk I, III dan dihidrat telah dilaporkan, akan tetapi terdapat ketidaksesuaian dalam penelitian, dan hubungan antara sifat-sifat fisikokimia bentuk polimorf karbamazepin dan dihidrat serta bioavailabilitas karbamazepin tidak dapat dipahami dengan baik (Kobayashi et al., 2000). Oleh karena itu Kobayashi et al. (2000), meneliti pengaruh bentuk polimorf dan pseudopolimorf (bentuk I, III dan dihidrat) KBZ terhadap disolusi, dan perubahan bentuk polimorf selama uji disolusi serta uji bioavailabilitas. Uji bioavailabilitas dilakukan dengan pemakaian per oral pada anjing dengan dosis 40 mg/subyek dan 200 mg/subyek (karena absorbsi obat dengan kelarutan kecil dipengaruhi oleh dosis pemberian). Hasil uji disolusi dalam larutan pH 1,2 suhu 37 °C menunjukkan kecepatan disolusi awal bentuk III > bentuk I > bentuk dihidrat. Setelah 2 jam proses disolusi bentuk polimorf I dan III berubah menjadi bentuk dihidrat, ditandai dengan penurunan jumlah terdisolusi. Bentuk III berubah menjadi dihidrat lebih cepat dari pada bentuk I. Kelarutan kedua bentuk anhidrat (bentuk I dan bentuk III), dihitung dari kecepatan disolusi awal masing-masing bentuk anhidrat adalah 1,5 sampai 1,6 kali bentuk dihidrat. Kelarutan

36 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


bentuk III lebih tinggi daripada bentuk I, sementara perbedaan kelarutan di antara kedua anhidrat relatif kecil. Hasil uji bioavailabilitas pada dosis kecil (40 mg/subyek), tidak ada perbedaan bermakna harga area under curve (AUC) di antara bentuk yang ada. Hasil ini mengesankan bahwa serbuk kristal dari masing-masing bentuk yang digunakan pada dosis rendah dengan cepat melarut dalam cairan saluran cerna. Sebaliknya untuk dosis 200 mg/subyek, terdapat perbedaan bermakna dalam kurva konsentrasi plasma-waktu di antara bentuk polimorf I, III, dan dihidrat. Urutan harga AUC bentuk I > bentuk III > bentuk dihidrat. Ketidakkonsistenan di antara urutan kecepatan disolusi awal dan harga AUC pada dosis besar dikarenakan perubahan cepat dari bentuk III menjadi dihidrat dalam saluran pencernaan (Kobayashi et al., 2000). Uji bioavailabilitas yang dilakukan oleh Carino et al. (2006) dengan simulasi terhadap fisiologi anjing dalam keadaan puasa dapat dilihat hasilnya pada Tabel 2.5. Hasil penelitian Carino et al. menunjukkan bentuk polimorf III memberikan harga AUC dan Cmaks lebih besar daripada bentuk I maupun bentuk dihidrat. Bentuk dihidrat memberikan harga AUC dan Cmaks paling rendah di antara bentuk polimorf yang diuji. Perbedaan bentuk polimorf memberikan perbedaan terhadap harga AUC dan Cmaks, namun harga tmaks tidak terlalu dipengaruhi, bahkan bentuk III yang mempunyai harga AUC dan Cmaks lebih besar, memiliki harga tmaks lebih lama.

Tabel 2.5 Profil parameter farmakokinetik beberapa bentuk polimorf KBZ dalam keadaan puasa (Carino et al., 2006) Bentuk Sediaan

AUC (mg min/mL)

Cmaks (mg/mL)

tmaks (min)

KBZ I

60,7 ± 3,0

0,98 ± 0,04

26,9 ± 3,5

KBZ III

77,0 ± 1,2

1,24 ± 0,09

27,6 ± 2,1

KBZ-DH

43,5 ± 3,5

0,69 ± 0,05

26,9 ± 3,2

Data merupakan rerata ± SE dari tiga replikasi Farmakokinetik karbamazepin diketahui tidak menentu, ditandai dengan variasi profil kadar plasma pada subyek manusia. Fenomena ini merupakan ciri lipofilisitas yang

37 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


tinggi, yang mengakibatkan pembasahan yang buruk dan disolusi lambat dalam saluran cerna. Perubahan dalam kecepatan dan jumlah yang diabsorbsi juga dicatat antara produk karbamazepin paten yang berbeda oleh karena kemungkinan perubahan polimorfi dan perbedaan ukuran partikel dari bahan awal. Perbedaan bentuk kristal dan ukuran partikel KBZ memberikan kontribusi terhadap perbedaan bioavailabilitas dan absorbsinya dibatasi oleh kecepatan disolusinya (Meyer et al., 1992). 2.4. TINJAUAN TENTANG ASAM AMINO Asam amino merupakan suatu molekul yang mengandung baik suatu gugus karboksilat maupun suatu gugus amino dan rantai samping yang bervariasi di antara asam amino yang berbeda. Oleh karena itu asam amino bersifat amfoter. Asam amino larut dalam air dan pelarut polar lain. Asam amino mempunyai momen dipol yang besar, bersifat kurang asam dibandingkan kebanyakan asam karboksilat dan kurang basa dibandingkan kebanyakan amina. Hal ini dikarenakan suatu asam amino mengandung gugus amino basa dan gugus karboksil asam dalam satu molekul (Murray, 2008; Fessenden dan Fessenden,1982). Dua puluh asam amino lazim dijumpai dalam protein tubuh manusia. Manusia hanya dapat mensintesis sebelas dari duapuluh asam amino yang terdapat dalam protein manusia. Sembilan asam amino tersisa diperoleh dari biosintesis yang berasal dari tanaman ataupun hewan. Asam amino yang terdapat dalam protein adalah asam α-aminokarboksilat. Variasi dalam struktur monomer-monomer terjadi dalam rantai samping. Asam amino paling sederhana adalah asam aminoasetat (H2NCH2CO2H) yang disebut glisin. Glisin tidak memiliki rantai samping oleh karenanya tidak mengandung suatu karbon kiral. Semua asam amino lain mempunyai rantai samping dan karena itu karbon α-nya bersifat kiral. Asam amino yang digunakan sebagai promoeity dalam penelitian ini adalah glisin, alanin, dan lisin sebagaimana struktur molekulnya dapat dilihat pada Gambar 2.12 (Murray, 2008; Fessenden dan Fessenden,1982). Glisin

merupakan asam amino dengan rantai samping gugus R' polar tidak

bermuatan. Glisin mempunyai kelarutan dalam air 250 g/L (25 ºC). Alanin merupakan asam amino dengan rantai samping gugus R' nonpolar mempunyai kelarutan dalam air 121 g/L (25 ºC). Lisin merupakan asam amino dengan rantai samping gugus R' bermuatan

38 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


positif dan mengandung gugus NH2 ekstra, sangat mudah larut dalam air (1000 g/L) (Murray, 2008; O'Neil, 2006). Berdasarkan struktur rantai samping, asam amino dapat dibagi menjadi tiga yaitu asam amino yang bersifat asam, basa, dan netral. Dua asam amino mempunyai rantai samping yang mengandung gugus karboksil, senyawaan ini dikelompokkan sebagai asam amino bersifat asam, yaitu asam glutamat dan asam aspartat. Tiga asam amino mengandung gugus amino pada rantai samping dikelompokkan sebagai asam amino basa, yaitu lisin, arginin, dan histidin. Lima belas asam amino tersisa dikelompokkan sebagai asam amino netral, seperti alanin, serin, sistein, dan glutamin. Beberapa rantai samping asam amino netral mengandung gugus –OH, -SH atau gugus polar yang dapat membentuk ikatan hidrogen (Murray, 2008, Fessenden and Fessenden, 1982).

(a)

(b)

(c)

Gambar 2.12. Struktur molekul asam amino glisin (a), alanin (b), dan lisin (c)

Asam amino dalam larutan air terutama berada dalam bentuk ion dipolar atau zwiterion. Zwiterion asam amino merupakan garam internal sehingga mempunyai sifat seperti garam. Asam amino mempunyai momen dipol besar, sehingga larut dalam air dan pelarut polar lain, tetapi tidak larut dalam pelarut non polar seperti dietil eter atau benzene. Asam amino merupakan senyawa kristalin dengan titik lebur tinggi. Suatu asam amino mengalami reaksi asam-basa dalam menghasilkan suatu ion dipolar yang juga disebut zwitterion. Oleh karena terjadinya muatan ion, suatu asam amino mempunyai banyak sifat garam (Murray, 2008; Fessenden dan Fessenden, 1982).

39 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Suatu asam amino mengandung baik suatu ion karboksilat (-CO2-) maupun suatu ion ammonium (-NH3+) dalam sebuah molekul. Oleh karena itu asam amino bersifat amfoter, asam ini dapat bereaksi baik dengan asam maupun basa tergantung lingkungannya. Dalam lingkungan larutan asam, zwiterion asam amino adalah basa yang dapat memberikan sebuah proton menghasilkan suatu kation. Dalam larutan basa, zwiterion merupakan suatu asam yang kehilangan sebuah proton membentuk suatu anion. Karboksilat, CO2- bertindak sebagai sisi basa dan menerima sebuah proton dalam larutan asam, sedangkan kation ammonium bertindak sebagai sisi asam dan memberikan sebuah proton dalam larutan basa (Murray 2008; Fessenden dan Fessenden 1982). Pada titik tengah skala pH dalam mana asam amino berada dalam bentuk setimbang antara kation dan anion dan berada terutama dalam keadaan netral disebut sebagai pH isolektrik (isoelectric point/ PI). Titik isoelektrik asam amino tergantung pada struktur asam amino. Asam amino netral mempunyai titik isoelektrik mendekati netral antara 5,0 – 6,5. Asam amino bersifat asam mempunyai titik isoelektrik pada pH lebih rendah, sehingga deprotonasi tidak terjadi pada rantai samping –CO2H. Sebaliknya pada asam amino bersifat basa mempunyai titik isoelektrik pada pH lebih tinggi sehingga protonasi tidak terjadi pada rantai samping gugus amino (Murray, 2008). 2.5 TINJAUAN TENTANG PEMBENTUKAN PRODRUG Pembentukan prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino dibuat dengan metode carbodiimida. Metode carbodiimida merupakan metode yang paling banyak digunakan dalam pembentukan ikatan peptida. Ikatan peptida dapat dibentuk karena gugus asam karboksil dari salah satu asam amino bereaksi dengan gugus amina dari asam amino lainnya. Carbodiimida berperan dalam mengaktifkan gugus asam karboksil terhadap nukleofilik nitrogen. Salah satu bentuk carbodiimida yang paling banyak digunakan sebagai reagen kopling dalam larutan adalah diisopropilkarbodiimida (DIC). Carbodiimida terdiri dari dua gugus alkilamino yang diikat melalui ikatan rangkap dengan atom karbon yang sama. Carbodiimida merupakan senyawa penarik suatu molekul air dari gugus karboksil dan gugus amina yang berasal dari dua reaktan. Atom oksigen akan pergi ke atom

40 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


karbon dari carbodiimida dan atom hidrogen ke atom nitrogen, menghasilkan suatu N,N' disubstitusi yang merupakan dialkilamida dari asam karbonat (Benoiton, 2006). Pembentukan prodrug karbamazepin dengan promoeity asam amino diawali dengan mereaksikan Boc-asam amino (asam amino dengan gugus NH2 yang dilindungi Boc/tbutoksikarbonil) dengan karbamazepin dan menambahkan diisoprpilkarbodiimida (DIC). Dari reaksi tersebut terjadi ikatan antara gugus karboksil asam amino dengan gugus amida karbamazepin.

Tahap berikutnya adalah menghilangkan pelindung Boc yang terdapat

dalam asam amino. Beberapa metode dapat digunakan untuk menghilangkan Boc di antaranya dengan menggunakan trifluoroacetic acid dalam diklorometana (TFA/DCM) dengan perbandingan 1:1. Metode ini memiliki kelemahan ketika senyawa hasil sintesis yang mengandung Boc berada dalam suasana asam oleh karena adanya TFA, maka akan terjadi pemutusan ikatan tidak hanya Boc tetapi juga senyawa target (Benoiton, 2006). Selain menggunakan TFA deproteksi juga dapat dilakukan dengan memanaskan senyawa dalam air mendidih pada tekanan tertentu dalam waktu 10-20 menit (Zinelaabidine , 2012).

41 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


BAB III KONSEP ILMIAH DAN HIPOTESIS 3.1 KONSEP ILMIAH Karbamazepin merupakan pertimbangan utama pengobatan antiepilepsi tipe bangkitan parsial dan bangkitan tonik klonik, bekerja pada susunan syaraf pusat. Kadar puncak karbamazepin dalam plasma darah dicapai setelah 4-6 jam pemberian secara oral (Rogers dan Cavazos, 2008). Kadar puncak dalam plasma tersebut cukup lama tercapai untuk mendapatkan mula kerja obat dalam memberikan efek segera. Karbamazepin termasuk obat golongan II dalam sistem klasifikasi biofarmasetika (BCS), mempunyai karakteristik kelarutan dalam air rendah dan permeabilitas tinggi. Bioavailabilitas obat-obat golongan II (BCS) pada umumnya dibatasi oleh kecepatan disolusinya ketika digunakan secara oral. Oleh karena itu sedikit peningkatan kecepatan disolusi seringkali mengakibatkan peningkatan yang besar pada bioavailabilitasnya (Lodenberg dan Amidon, 2000). Menurut persamaan Noyes-Whitney, kelarutan merupakan salah satu faktor penentu kecepatan disolusi (Horter dan Dressman, 2001). Kelarutan bahan obat dapat diperbaiki melalui modifikasi molekul secara kimia seperti pembentukan prodrug (Kawabata, 2011; Monohanachandran, 2010; Stegemann et al., 2007; Blagden et al., 2007). Pendekatan prodrug yang digunakan dapat disesuaikan dengan sifat-sifat fisikokimia, farmasetika, biofarmasetika dan atau farmakokinetika senyawa obat yang akan diperbaiki (Rautioa et al., 2008). Suatu prodrug dengan kelarutan besar dalam air memberikan kekuatan pendorong (gradien konsentrasi) bagi senyawa obat

ketika diabsorbsi. Pembentukan

prodrug karbamazepin-asam amino memungkinkan karbamazepin dapat segera dilepas di dalam tubuh oleh enzim-enzim peptidase yang terdapat dalam darah, hati dan jaringan lain menjadi senyawa aktif karbamazepin (Stella et al., 2007). Pada bagian brush border saluran cerna terjadi rekonversi prodrug

oleh enzim menjadi

senyawa induk yang

permeabel. Rekonversi prodrug yang cepat dalam saluran cerna akan membantu memperbaiki keterbatasan absorbsi (Feisher et al., 1996). Menurut Hildebrand, semakin dominan gugus polar dalam suatu senyawa maka

kelarutan dalam air akan semakin meningkat. Kemampuan suatu senyawa membentuk

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


ikatan hidrogen dengan molekul air merupakan faktor penentu kelarutan senyawa dalam air. Dua pendekatan prodrug yang ditujukan untuk meningkatkan kelarutan senyawa sukar larut dalam air

adalah dengan : (1) menurunkan titik lebur senyawa induk dengan

derivatisasi dan/atau (2) menambahkan promoiety polar/yang dapat terionkan pada senyawa induk. Titik lebur senyawa merupakan manifestasi energi kisi kristal yang dipengaruhi oleh bentuk padat senyawa dan oleh ikatan antarmolekul (Roche, 1987; Stella dan Nti-Addae, 2007; Sinko, 2011). Karbamazepin merupakan senyawa trisiklik dengan NH asam yang mempunyai gugus amida. Senyawa obat yang memiliki gugus NH asam dapat dibuat prodrug dengan menghilangkan satu proton dari gugus tersebut. Hilangnya proton dari gugus NH asam memberikan pengaruh besar terhadap energi kisi kristal, titik lebur, kelarutan, kecepatan disolusi, dan permeabilitas. Fosphenytoin merupakan contoh prodrug yang berasal dari senyawa NH asam dan memiliki gugus imida dengan kelarutan lebih besar daripada senyawa induknya (Stella et al., 2007; Stegemann et al., 2007; Rautiob et al., 2008). Asam amino merupakan promoeity polar yang digunakan secara luas untuk meningkatkan kelarutan senyawa obat seperti pada prodrug valacyclovir, midodrine, dan cephalosporin (Deshmukh et al., 2010; Santos et al., 2009; Rautiob et al., 2008; Steingrimsdottir et al., 2000). Satu proton NH asam karbamazepin yang digantikan oleh gugus promoeity asam amino diharapkan mampu meningkatkan kelarutan karbamazepin. Selain memberikan kelarutan yang baik dalam air, penggunaan asam amino sebagai promoiety senyawa prodrug dapat segera diubah oleh enzim peptidase yang terdapat dalam tubuh. Promoiety asam amino juga disukai karena dilepaskan secara alami sebagai keutuhan non toksik saat terjadi perubahan bentuk dalam tubuh (Hemenway et al, 2010). Asam amino glisin, alanin, dan lisin digunakan sebagai gugus promoeity dalam penelitian ini. Glisin merupakan asam amino yang tidak memiliki rantai samping R, alanin memiliki rantai samping gugus R non polar (CH3), dan lisin memiliki rantai samping bersifat basa NH2(CH2)4 (Murray, 2008; Fessenden dan Fessenden, 1982). Ketiga asam amino tersebut merupakan asam amino alifatik yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Kemampuan membentuk ikatan hidrogen pada senyawa tersebut berpotensi dalam meningkatkan kelarutan dalam air. Pembentukan prodrug karbamazepin dengan

43 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


gugus promoeity asam amino dibuat dengan menambahkan carbodiimida. Carbodiimida berperan dalam mengaktifkan gugus karboksil terhadap nukleofilik nitrogen. Salah satu bentuk carbodiimida yang digunakan sebagai reagen kopling dalam larutan adalah diisopropilkarbodiimida (DIC) (Benoiton, 2006). Karbamazepin mempunyai gugus amida dalam struktur molekulnya sehingga dimungkinkan untuk bereaksi dengan gugus karboksil dari asam amino. Sementara gugus karboksil dari asam amino bereaksi dengan gugus amida dari karbamazepin, gugus amino dari asam amino harus dilindungi agar tidak ikut bereaksi. Pada akhir proses pembuatan, pelindung gugus amino dari asam amino dilepas. Gugus amida dari senyawa karbamazepin dalam media air secara alamiah dapat berinteraksi dengan gugus karboksil dari asam amino membentuk ikatan hidrogen. Interaksi antara senyawa karbamazepin dengan asam amino akan melemahkan ikatan karbamazepin dan meningkatkan kemampuan pembasahan karbamazepin oleh media air. Peningkatan pembasahan karbamazepin dalam campuran fisik karbamazepin dengan asam amino glisin, alanin, atau lisin dapat meningkatkan kelarutan karbamazepin dalam air. Berdasarkan teori dan penelitian yang telah dilakukan maka karbamazepin diperkirakan dapat dibuat bentuk prodrug dengan promoeity glisin, alanin, atau lisin yang memiliki kelarutan dan bioavailabilitas lebih baik daripada senyawa awal karbamazepin maupun campuran fisiknya. Adapun kerangka konsep ilmiah dapat dilihat pada Gambar 3.1. 3.2 HIPOTESIS PENELITIAN Berdasarkan kajian teori dan kerangka konseptual maka dapat disusun hipotesis penelitian sebagai berikut : 1.Modifikasi senyawa prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino glisin, alanin, atau lisin (PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, atau PD-KBZ-LIS) dapat dibuat dari senyawa awal karbamazepin. 2.Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, atau PD-KBZ-LIS memperbaiki sifat fisikokimia dengan meningkatkan kelarutan dan disolusi

karbamazepin serta

menurunkan nilai koefisien partisi.

44 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Karbamazepin (KBZ) Antiepilepsi Biopharmaceutics Classification System II : Kelarutan rendah, permeabilitas baik

Asam amino (AA) Mengandung gugus karboksil dan amina Larut dalam air Tidak toksik

)

Gugus NH2 KBZ membentuk ikatan kovalen dengan gugus COO- AA

Gugus NH2 dan C=O membentuk ikatan Hidrogen dengan gugus COO- AA

Campuran Fisik (CF) KBZ-AA

Prodrug KBZ-AA

Struktur molekul berubah Perubahan E kisi kristal a.Titik lebur ↙ b.Kelarutan ↗ c.Koefisien Partisi ↙

in vitro

Struktur molekul KBZ a.Titik Lebur 189-193 ºCa) b.Kelarutan 120 μg/mLb) c.Koefisien Partisi 2,45 b) d.Polimorf

Struktur molekul tetap E kisi kristal tidak berubah a.Titik lebur berubah b.Kelarutan ↗ c.Koefisien Partisi tetap d.Polimorf dihidrat +

Kelarutan besar → gradien konsentrasi besar gaya pendorong melewati lapisan difusi Disolusi Prodrug KBZ-AA> CF-KBZ-AA > KBZ Parameter farmakokinetik:tmaks, Cmaks, dan AUC

in vivo

Bioavailabilitas Prodrug KBZ-AA > CF-KBZ-AA > KBZ

Gambar 3.1. Kerangka Konsep Ilmiah Penelitian Keterangan: a) Lund, 1994; b) Koester et al., 2006

45 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


3.Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, atau PD-KBZ-LIS memperbaiki bioavailabilitas (mempersingkat tmaks, meningkatkan Cmaks dan AUC) karbamazepin.

46 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 JENIS DAN RANCANGAN PENELITIAN Penelitian yang dilakukan merupakan penelitian eksperimental terdiri dari 3 tahap penelitian. Kerangka operasional penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.1. Tahap pertama adalah pembentukan senyawa prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino glisin, alanin atau lisin dilanjutkan dengan identifikasi senyawa prodrug yang terbentuk. Tahap kedua adalah melakukan uji sifat fisikokimia senyawa prodrug dibandingkan dengan karbamazepin dan campuran fisiknya. Tahap ketiga adalah melakukan uji bioavailabilitas senyawa prodrug dibandingkan dengan karbamazepin dan campuran fisiknya. 4.2 PENELITIAN TAHAP I Penelitian tahap I adalah melakukan pembentukan senyawa prodrug dengan bahan awal karbamazepin dan Boc-asam amino (Boc-Gli, Boc-Ala, dan Boc-Lis), kemudian dilakukan identifikasi senyawa prodrug yang terbentuk. 4.2.1 Bahan Penelitian Karbamazepin pharmaceutical grade (Mersifarma Tirmaku Mercusana Indonesia no. Batch 09083044), Boc-Gli (Sigma-Aldrich), Boc-Ala (Sigma-Aldrich), Boc-Lis (SigmaAldrich), diisopropilkarbodiimida (DIC) (Sigma-Aldrich), diklorometana p.a (E. Merck), metanol p.a (E. Merck), etanol p.a (E. Merck), etil asetat p.a (E.Merck), heksana p.a (E.Merck), Na2SO4, KLT Silika gel GF254 dan aquadestilata. 4.2.2 Alat Penelitian Seperangkat alat gelas, Differential Thermal Analyzer (DTA) Mettler Toledo, spektrofotometer UV-Vis (Cary 50 Conc), spektrofotometer inframerah (FTIR) Jasco FTIR 5300, spektrometer RMI-1H dan 13C JEOL 400.

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


4.2.3 Lokasi Penelitian Penelitian dilakukan di Fakultas Farmasi Unair dan ITD Unair.

Pembentukan prodrug senyawa KBZ-AA

a. b. c. d.

Identifikasi senyawa prodrug : a.KLT b.Spektrofotometri UV c.Spektrofotometri IR d.Spektrometri RMI-1H e.Spektrometri RMI-13C Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-LIS Campuran Fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, CF-KBZ-LIS

Karakterisasi sifat fisikokimia : a. Titik Lebur b. Sifat Kristal c. Uji kelarutan d. Koefisien Partisi e. Uji Disolusi

Uji Bioavailabilitas

KBZ

Data Analisis Hasil Pembahasan Kesimpulan

Tahap I

Tahap II

Tahap III

Gambar 4.1. Kerangka operasional penelitian

48 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


4.2.4 Prosedur Kerja 4.2.4.1. Identifikasi senyawa karbamazepin bahan penelitian Karbamazepin bahan penelitian diidentifikasi secara organoleptis dan dilakukan pemeriksaan dengan FTIR, DTA dan PXRD. 4.2.4.2. Pembentukan senyawa prodrug karbamazepin Pembentukan senyawa prodrug diawali dengan mereaksikan KBZ dengan asam amino dalam keadaan terproteksi (Boc) dan dilanjutkan dengan melepaskan Boc dari senyawa prodrug KBZ-AA. Adapun prosedur pembuatannya sebagai berikut: sebanyak 15 mmol KBZ = 3,60 gram dan 15 mmol Boc-asam amino (Boc-gly = 2,63 g atau Boc-ala = 2,85 g atau Boc-lis = 3,69 g) dilarutkan dalam 60 mL pelarut campur metanol : diklorometan (1:1). Larutan dimasukkan dalam waterbath berisi es dengan suhu 0 °C, ditambahkan 15,5 mmol (6,3 mL) diisopropilkarbodiimida (DIC) tetes demi tetes selama 30 menit sambil diaduk dengan stirrer. Labu berisi larutan dikeluarkan, diaduk terus menerus dengan stirrer pada suhu kamar selama 24 jam. Setelah diaduk, larutan ditambah Na2SO4 anhidrat dan disaring dengan penyaring Whatman. Kemudian filtrat diuapkan untuk memisahkan hasil samping diisopropilurea (DIU). Padatan dicuci dengan 3 X 20 mL air untuk menghilangkan sisa DIC, kemudian disaring. Filtrat diuapkan dan padatan yang diperoleh dilarutkan dalam etanol panas 70% selama 10 menit untuk menghilangkan Boc. 4.2.4.3 Identifikasi Struktur Senyawa Prodrug a. Pemeriksaan organoleptis Senyawa prodrug diperiksa organoleptisnya meliputi bentuk, warna, bau dan rasa. b.Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Pemeriksaan kualitatif dengan KLT dilakukan dengan cara senyawa dilarutkan dalam etanol, sekitar 10 µL ditotolkan pada fase diam silika gel GF

254

yang telah dijenuhkan

dengan eluen dan dielusi dengan fase gerak beberapa campuran pelarut. Setelah selesai lempeng diangkat dan dikeringkan. Noda diamati dengan lampu UV254 dan ditentukan harga Rf.

49 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


c. Spektrofotometer UV-Vis Sampel senyawa ditimbang dan dilarutkan dalam pelarut etanol p.a sehingga diperoleh konsentrasi 10 mg/L. Bentuk spektrum dan panjang gelombang diamati pada panjang gelombang maksimumnya dengan spektrofotometer UV-Vis. d. Spektrofotometer Inframerah (IR) Sekitar 10 mg sampel dibuat pellet dengan kalium bromida. Pelet ditekan dengan tekanan 8-9 ton sampai diperoleh pellet yang transparan. Spektrum absorban FTIR diukur pada bilangan gelombang 4000-450 cm-1. e. Spektrometer RMI-1H dan RMI-13C Sejumlah sampel dilarutkan dalam CDCl3 sebagai pelarut dan TMS (tetrametilsilana) sebagai standar internal. Kemudian

spektrum diamati dan diidentifikasi intensitas,

jumlah integrasi relatif, dan posisi daerah geseran kimia dari puncak-puncak proton (atom H) dan geseran kimia dari puncak atom C. 4.3 PENELITIAN TAHAP II Penelitian tahap II dilakukan uji sifat fisikokimia senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI, PDKBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS) dibandingkan dengan campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CFKBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS) dan senyawa awal KBZ. Pengujian meliputi titik lebur, sifat kristal, kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi. 4.3.1 Variabel penelitian Variabel bebas

: Jenis senyawa terdiri dari senyawa awal KBZ, senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS) dan campuran Fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ- ALA, dan CF-KBZ-LIS)

Variabel kendali

: kondisi percobaan

Variabel tergantung : titik lebur, sifat kristal, kelarutan, disolusi dan koefisien partisi

50 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


4.3.2 Definisi operasional Senyawa prodrug adalah senyawa hasil pembentukan yang berasal dari bahan awal karbamazepin dan asam amino, disimbolkan sebagai PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS. Campuran fisik adalah campuran antara karbamazepin dengan asam amino dengan perbandingan ekimolar (1:1) dan dicampur secara mekanik dengan mortir, disimbolkan sebagai CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS. Sifat kristal adalah sifat bahan padat dinyatakan melalui pola difraktogram dan habit kristal. Titik lebur adalah suhu saat padatan dan cairan murni berada dalam kesetimbangan dinyatakan dalam ºC. Kelarutan adalah kadar karbamazepin dalam keadaan jenuh dalam pelarut air suling, pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC dan dinyatakan dalam konsentrasi (μg/mL). Koefisien Partisi adalah kadar kesetimbangan karbamazepin dalam fase air dan fase oktanol (1:1) pada suhu 37± 0,5°C dan dinyatakan dalam log P. Disolusi adalah proses bahan obat karbamazepin terlarut dalam media disolusi air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 °C, dinyatakan sebagai efisiensi disolusi dalam 30 menit (ED30). 4.3.3 Bahan Penelitian Karbamazepin pharmaceutical grade (Mersifarma Tirmaku Mercusana Indonesia no. Batch 09083044), asam amino glisin, alanin, dan lisin yang diperoleh dari PT Ajinomoto, senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS, oktanol p.a (E.Merck) dan air suling.. 4.3.4 Alat Penelitian Seperangkat alat gelas laboratorium, shaker waterbath, alat uji disolusi Erweka DT-700, Differential Thermal Analyzer (DTA) Mettler Toledo, spektrofotometer UV-Vis (Cary 50 Conc), spektrofotometer inframerah (FTIR) Jasco FTIR 5300, difraktometer PXRD (Phillips X'Pert).

51 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


4.3.5 Lokasi Penelitian Penelitian dilakukan di Fakultas Farmasi Unair dan Fakultas Tehnik Industri ITS. 4.3.6 Prosedur Kerja a. Analisis Panas dengan Differential Thermal Analysis (DTA) Sekitar 5 mg sampel ditimbang dan dimasukkan sel aluminium dan diletakkan pada wadah sampel. Pemeriksaan dilakukan pada suhu 30-250 ºC dengan laju pemanasan 10⁰/menit.

b. Difraktogram Sinar X Sampel digerus dalam mortar

sampai halus dan rata, lalu dimasukkan ke dalam

pengering hampa udara dengan pengering silika gel biru. Kemudian sampel dimasukkan ke dalam sample holder dan dimasukkan ke dalam alat difraktogram sinar X. Pengamatan dilakukan pada sudut 2θ dari 5⁰ sampai 40⁰, dengan kecepatan perubahan sudut 0,01-0,02/detik. c. Uji Kelarutan i. Penentuan kelarutan jenuh karbamazepin Ke dalam vial 10 mL dimasukkan 5 mL larutan air suling pH 6,8 ± 0,5 dan vial diletakkan dalam waterbath shaker sampai suhu percobaan 37 ± 0,5 ⁰C. Ke dalam vial dimasukkan karbamazepin sekitar 10 mg dan dilakukan pengocokan dengan kecepatan 200 rpm selama 1, 2, 3, 4, dan 5 jam. Pada setiap rentang waktu diambil 3 mL larutan sampel

melalui

kertas

millipore

0,45

µ

dan

ditentukan

kadarnya

dengan

spektrofotometer UV pada λ maksimum. ii. Penentuan Kelarutan Karbamazepin, Campuran Fisik dan Senyawa Prodrug Percobaan dilakukan dengan cara yang sama seperti c.i. dengan pengocokan sampai terbentuk larutan jenuh. Kadar karbamazepin bahan awal, campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA,

dan CF-KBZ-LIS) dan senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZLIS) ditentukan dengan spektrofotometer UV pada λ maksimum.

52 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


d. Uji Disolusi Sejumlah sampel uji setara dengan 50 mg KBZ ditimbang, kemudian dimasukkan ke dalam 900 mL media disolusi air suling pH 6,8 ± 0,05. Suhu media diatur pada 37 ± 0,5 °C, pengaduk tipe dayung diputar dengan kecepatan 75 rpm. Sebanyak 5 mL sampel diambil pada menit ke- 5, 10, 15, dan 30 disaring dengan filter 0,45 μm dan setiap pengambilan sampel ditambah 5 mL media disolusi ke dalam bejana. Kadar karbamazepin ditentukan dengan menggunakan spektrofotometer UV pada λ maksimum. e. Uji koefisien partisi Sejumlah volume larutan oktanol dengan larutan air suling pH 6,8 ± 0,05 dikocok dengan stirer selama 30 menit dan dibiarkan semalam untuk mendapatkan larutan oktanol jenuh air suling dan larutan air suling jenuh oktanol. Sampel uji dengan kadar yang telah ditetapkan dimasukkan ke dalam vial yang

berisi 5 mL larutan jenuh

campuran air suling dan oktanol (1:1). Vial dimasukkan ke dalam shaker waterbath yang diatur pada suhu 37 ± 0,5°C dikocok sampai tercapai kesetimbangan. Fase air diambil dan kadar karbamazepin dalam larutan air ditentukan dengan menggunakan spektrofotometer UV pada λ maksimum. 4.4 PENELITIAN TAHAP III Penelitian tahap III dilakukan uji bioavailabilitas karbamazepin, campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS), dan senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI,

PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS). Uji dilakukan terhadap hewan coba kelinci dan kadar sampel plasma uji ditetapkan dengan metode HPLC. 4.4.1 Variabel penelitian Variabel bebas

: karbamazepin, campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS) dan senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS).

Variabel kendali

: strain kelinci, umur, jenis kelamin, berat badan, dan pakan kelinci.

53 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Variabel tergantung : parameter farmakokinetika (tmaks, Cmaks, dan AUC) 4.4.2 Definisi operasional Bioavailabilitas adalah kecepatan dan jumlah karbamazepin mencapai sirkulasi sistemik dan dinyatakan sebagai tmaks, Cmaks, dan Area Under Curve (AUC). tmaks adalah waktu kadar puncak plasma yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kadar obat maksimum dalam plasma dan dinyatakan dalam satuan waktu (jam). Cmaks adalah kadar puncak plasma yaitu kadar maksimum obat dalam plasma

dan

dinyatakan dalam satuan kadar (μg/mL). Area Under Curve (AUC) adalah jumlah obat yang terabsorbsi secara sistemik dan dinyatakan dalam satuan kadar-waktu (μg jam/mL). 4.4.3 Bahan Penelitian Karbamazepin pharmaceutical grade (Mersifarma Tirmaku Mercusana Indonesia no. Batch 09083044), asam amino glisin, alanin, dan lisin diperoleh dari PT Ajinomoto, senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS, hewan coba kelinci, alkohol 70%, larutan injeksi heparin, Na EDTA, metanol pro HPLC dan aquabidestilata. 4.4.4 Alat Penelitian Seperangkat alat laboratorium untuk uji bioavalabilitas, sentrifus Maximix II, vortex Rotofix 32, mikropipet, seperangkat alat HPLC (UFLC Shimadzu LC-20AD) dengan kolom C18 μ bondapak (Waters) ukuran 300 X 3,9 mm i.d sebagai fase diam. 4.4.5 Lokasi Penelitian Penelitian dilakukan di Fakultas Farmasi Universitas Airlangga. 4.4.6 Prosedur Kerja 4.4.6.1 Prosedur Uji Bioavailabilitas Uji bioavailabilitas dilakukan setelah mendapatkan ijin dari Komisi Etik Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Airlangga.

54 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Jumlah replikasi hewan coba dihitung dengan persamaan 4.1 (Supranto, 2000) : (t - 1) (r - 1) ≥ 15 (7 - 1) (r - 1) ≥ 15 6 (r - 1) ≥ 15 (r – 1) ≥ 2,5 r ≥ 3,5 dengan

.........................................................(4.1)

t = treatment (perlakuan) dan r = replikasi Berdasarkan rumus tersebut diperoleh replikasi minimal 4 ekor kelinci. Untuk

mengantisipasi unit perlakuan yang drop out ditambahkan faktor koreksi sebesar 10%, sehingga replikasi dalam penelitian ini adalah 4,4. Dalam penelitian ini digunakan 5 ekor kelinci per kelompok perlakuan. Rancangan uji bioavailabilitas digunakan

completely

randomized design. Dalam percobaan uji bioavailabilitas digunakan 5 ekor kelinci jantan usia 1-1,5 tahun dengan berat badan 2,0 ± 0,5 kg. Prosedur pengambilan sampel plasma darah adalah sebagai berikut. Kelinci dipuasakan 12 jam sebelum percobaan. Berat badan kelinci ditimbang. Dosis dan volume suspensi diberikan 120 mg KBZ (0,5 mol KBZ) per ekor kelinci dibuat suspensi dalam 10 mL air suling. Kelinci dimasukkan ke dalam kotak kandang dan rambut telinganya dicukur, dicari vena marginalisnya. Sediaan suspensi diberikan secara oral dengan bantuan kateter masuk ke esophagus (kateter dicek dengan mencelupkan dalam beker berisi air, adanya gelembung menunjukkan posisi yang salah). Pada periode tertentu (jam ke 0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, dan 12) sekitar 1 mL darah diambil dari vena marginal telinga kelinci dengan menggunakan spuit injeksi. Sebelum spuit disuntikkan, daerah yang akan disuntik diolesi Xylol terlebih dahulu, sedang spuit diberi heparin. Sampel darah ditampung dalam tabung reaksi. Sampel disentrifus 30 menit dengan kecepatan 3500 rpm, bagian plasma dipisahkan dan disimpan pada suhu -20 ºC sebelum dianalisis kadarnya dengan metode HPLC. 4.4.6.2 Penetapan kadar karbamazepin dalam sampel darah dengan metode HPLC a. Pembuatan larutan baku induk karbamazepin Karbamazepin ditimbang 50,0 mg kemudian dilarutkan dalam 10,0 mL metanol. Baku induk karbamazepin diperoleh kadar sebesar 5000 μg/mL.

55 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


b. Pembuatan larutan baku kerja karbamazepin Larutan baku induk diencerkan dengan metanol sampai diperoleh larutan karbamazepin dengan kadar 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 10,0; 20,0 μg/mL. c. Penentuan selektivitas Fase gerak yang digunakan dalam penelitian ini metanol : air. Perbandingan metanol : air = 45 : 55; 50 : 50; 55 : 45 dibuat sebagai fase gerak dan dialirkan dengan beberapa kecepatan alir. Dari berbagai perbandingan fase gerak dengan kecepatan alir tertentu dipilih kondisi yang dapat memberikan puncak karbamazepin yang baik dengan Rt yang singkat untuk digunakan dalam tahap analisis selanjutnya. d. Penentuan linearitas Larutan baku kerja dengan beberapa kadar disuntikkan, kemudian dicari korelasi antara kadar dengan luas puncak yang diperoleh dengan menggunakan persamaan regresi linear. Persamaan kurva baku yang diperoleh dipergunakan untuk menghitung kadar karbamazepin dalam sampel darah. e. Penentuan batas deteksi (LOD) dan batas kuantitasi (LOQ) Larutan baku kerja dengan kadar paling kecil diencerkan hingga diperoleh 5 kadar larutan baku kerja baru dan diberi perlakuan sama dengan penentuan linearitas. Kemudian dibuat kurva regresi linear antara kadar larutan baku kerja tersebut dengan area. Respon blanko diukur dan dihitung simpangan bakunya. Harga LOD/LOQ dihitung dengan persamaan 4.2.

C

k.Sb S ............................................................. (4.2)

dengan, C = kadar pada batas deteksi atau kuantitasi k = konstante, batas deteksi = 3 dan batas kuantitasi = 10 Sb = Simpangan baku respon analitik blanko S = slope

56 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


f. Perhitungan akurasi (% recovery) Larutan baku kerja ditambahkan ke dalam sampel darah, kemudian dihitung luas puncak yang diperoleh dengan persamaan kurva baku sehingga didapatkan kadar karbamazepin yang diperoleh kembali dan % recovery dihitung dengan persamaan 4.3 sebagai berikut: % Recovery = (4.3)

kadar perolehan kembali kadar sebenarnya

X 100 %

................................

g. Penentuan Presisi Larutan baku kerja ditambahkan ke dalam sampel darah, kemudian dihitung luas puncak yang diperoleh dengan persamaan kurva baku sehingga didapatkan kadar karbamazepin yang diperoleh kembali dan nilai koefisien variasi (KV) dihitung dengan persamaan 4.4.

KV 

SD X 100% ....................................................(4.4) X

h. Penetapan kadar karbamazepin dalam darah Kadar karbamazepin dalam cuplikan darah ditetapkan setelah dilakukan preparasi sampel plasma darah. Filtrat hasil preparasi disaring kemudian disuntikkan sebanyak 20 μL ke dalam alat HPLC. Luas Puncak yang diperoleh ditentukan kadarnya dengan menggunakan persamaan kurva baku. 4.5. ANALISIS DATA Senyawa prodrug KBZ-AA ditentukan kemurniannya dengan KLT dan diidentifikasi dengan Spektrofotometer UV-Vis, Spektrofotometer FTIR, Spektrometer RMI-1H dan RMI-13C. Karakterisasi fisik dilakukan dengan menggunakan DTA, PXRD dan mikroskop optik. Hasil yang diperoleh dibandingkan dengan senyawa awal karbamazepin dan dideskripsikan. Analisis data uji kelarutan, uji disolusi, uji koefisien partisi dan uji bioavailabilitas

57 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


dilakukan pada α=0,05. Data berdistribusi normal dan bervarians homogen diuji dengan menggunakan analisis varians (ANOVA) satu arah dan untuk mengetahui

perbedaan

bermakna antar perlakuan dilanjutkan dengan uji LSD. Data yang tidak berdistribusi normal dianalisis dengan uji non parametrik Kruskal-Wallis dilanjutkan dengan uji MannWhitney.

58 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 PEMBENTUKAN SENYAWA PRODRUG 5.1.1 Identifikasi Senyawa Awal Karbamazepin Tahap pertama dalam penelitian ini adalah identifikasi bahan penelitian karbamazepin dengan melakukan karakterisasi bahan awal karbamazepin secara organoleptis, analisis gugus fungsi dengan spektrofotometer Fourier Transform Infra Red (FTIR), analisis panas menggunakan Differential Thermal Analysis (DTA) dan analisis sifat kristal dengan Powder X-Ray Diffraction (PXRD) seperti dapat dilihat pada Tabel 5.1. Tabel 5.1 Identifikasi bahan penelitian karbamazepin Pemeriksaan Organoleptis

Hasil Pengamatan Serbuk kristal putih, tidak berbau, tidak berasa.

Spektra FTIR

Bilangan gelombang (cm-1) :

Pustaka Putih atau hampir putih, tidak berasa sampai pahit, tidak berbau 1) Bilangan gelombang (cm-1) 2)

3465 dan 3159 1677 1605; 1488 1384 Puncak endotermik pada suhu 192,6

3467 1679 1606; 1491 1388 Puncak endotermik pada suhu 189–1933)

Gugus-gugus : N–H ulur amida C=O ulur amida C=C ulur aromatik C-N ulur amida primer Analisis titik lebur dengan DTA (°C) Difraktogram PXRD 2θ (º) :

14,44 ,20,35, 24,91, 15,36, 19,56, 25,0 27,25 dan 27,55 dan 27,47 4)

Keterangan : 1)Lund, 2004 2)AIST, 2006 3) Moffat et al., 2004 4). Grzesiak et al., 2003

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Karbamazepin yang digunakan dalam penelitian ini dilengkapi dengan sertifikat analisis (Lampiran 1) menunjukkan kadar KBZ sebesar 99,6% dan dalam pengujian yang dilakukan kadar KBZ dianggap sebesar 100,0%. Identifikasi dengan spektrofotometer FTIR, spektrum inframerah sampel karbamazepin bahan penelitian (Lampiran 2) menampilkan pita serapan gugus N-H ulur pada bilangan gelombang 3465 dan 3159 cm-1, pita serapan karbonil (-C=O) muncul pada bilangan gelombang 1677 cm-1, pada bilangan gelombang 1605 and 1594 cm-1 muncul pita serapan doublet diikuti pada bilangan gelombang 1488 yang menunjukkan ikatan ulur -C=C- aromatik, bilangan gelombang 1384 cm-1

menunjukkan ikatan -C-N, dan pita serapan C-H

aromatik muncul pada bilangan gelombang 766 cm-1 (Pavia, 1979). Pita serapan yang muncul memberikan hasil yang identik dengan spektrum karbamazepin pustaka (AIST, 2006). Identifikasi dengan menggunakan DTA bermanfaat untuk menentukan titik lebur dan menegaskan bentuk kristal karbamazepin. Identifikasi bentuk kristal suatu senyawa obat akan sangat bermanfaat dalam pengembangan bentuk sediaannya, karena bentuk kristal yang berbeda dapat memberikan efek terapi berbeda dan berpengaruh terhadap stabilitas formulasi. Identifikasi sampel penelitian karbamazepin dengan DTA (Lampiran 2) menunjukkan termogram yang dicatat pada kecepatan 10º/menit memberikan dua puncak endotermik. Puncak endotermik pertama pada suhu 171,2 ºC, dan diikuti dengan puncak endotermik kedua yang tajam pada suhu 192,6 ºC. Puncak endotermik pertama pada kedua termogram DTA tersebut merupakan titik lebur bentuk III, dan puncak endotermik kedua merupakan titik lebur bentuk I (Grzesiak et al., 2003). Bentuk I dan bentuk III dari karbamazepin merupakan pasangan polimorf enantiotrop. Bentuk III karbamazepin stabil pada suhu kamar, sedangkan bentuk I stabil pada suhu yang lebih tinggi. Karbamazepin merupakan senyawa yang memiliki empat bentuk polimorf anhidrat dan satu bentuk hidrat. Hasil identifikasi karbamazepin bahan penelitian dengan DTA menunjukkan termogram yang dimiliki adalah bentuk kristal polimorf III (Grzesiak et al., 2003). Bentuk polimorf III merupakan bentuk

60 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


karbamazepin yang paling stabil secara termodinamika pada suhu kamar dan mempunyai bioavailabilitas paling tinggi di antara semua bentuk polimorf karbamazepin (Kipourus et al., 2006). Difraksi sinar-X merupakan tehnik yang cukup kuat untuk identifikasi kristalinitas bahan padat dan dapat digunakan untuk menentukan polimorf suatu bahan. Bentuk kristal suatu senyawa akan menghasilkan pola difraktogram yang spesifik yang dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif bahan bentuk kristal (Depkes RI, 1995). Identifikasi dengan difraktometer sinar X (Lampiran 2), menunjukkan karakteristik kristalin karbamazepin dan beberapa puncak intensitas yang tinggi pada 2θ: 14,44, 20,35, 24,91, 27,25 dan 27,55º. Puncak karakteristik difraktogram untuk bentuk III menurut pustaka adalah pada 2θ: 15,36, 19,56, 25,0, dan 27,470 (Grzesiak et al., 2003). Difraktogram karbamazepin bahan penelitian identik dengan karbamazepin bentuk polimorf III menurut pustaka (Grzesiak et al., 2003; Rustichelli, 2000). Dari hasil identifikasi bahan awal karbamazepin dengan FTIR, DTA dan PXRD menunjukkan bahwa karbamazepin bahan penelitian merupakan bentuk kristal polimorf III.

5.1.2 Hasil Senyawa Prodrug Karbamazepin Pembentukan senyawa prodrug KBZ dengan gugus promoeity glisin, alanin, atau lisin menghasilkan senyawa PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS dengan struktur molekul seperti dapat dilihat pada Gambar 5.1. Hasil rendemen senyawa prodrug diperoleh berturut-turut sebesar 47, 43, dan 16%. Senyawa prodrug PD-KBZ-LIS menghasilkan rendemen paling kecil di antara ketiga senyawa yang dibuat, karena asam amino lisin memiliki rantai samping paling panjang. Rantai samping asam amino lisin yang panjang memberikan hambatan ruang ketika direaksikan dengan KBZ. Pembentukan senyawa prodrug terdiri dari dua tahap reaksi, sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.2 dan Gambar 5.3. Pada reaksi tahap pertama, asam amino

61 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


yang memiliki gugus amina dalam keadaan terproteksi dengan gugus t-butoksikarbonil

Karbamazepin

Glisin

PD-KBZ-GLI

Alanin

PD-KBZ-ALA

Lisin

PD-KBZ-LIS

Gambar 5.1 Struktur molekul senyawa awal KBZ, asam amino GLI, ALA, LIS dan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-LIS

62 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Mekanisme Reaksi Tahap I

DIC

Boc Ala

DIU

Gambar 5.2 Mekanisme reaksi tahap I Keterangan :

Boc =

63 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Mekanisme Reaksi Tahap II

PD – KBZ - ALA

+ H+

t – butil karbonat

Gambar 5.3 Mekanisme reaksi tahap II

64 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


(Boc) bereaksi dengan diisopropilkarbodiimida (DIC) menghasilkan senyawa karbokation. Tahap berikutnya adalah reaksi antara senyawa karbokation yang terbentuk pada tahap pertama dengan karbamazepin menghasilkan senyawa karbamazepin-asam amino dalam keadaan terproteksi Boc dengan hasil samping diisopropilurea (DIU) yang larut air. Tahap selanjutnya adalah menghilangkan Boc pada gugus amina dari asam amino, dilakukan dengan pemanasan selama 10 menit dalam pelarut etanol 70% (Zinelaabidine et al., 2012). Identifikasi secara organoleptis senyawa prodrug yang terbentuk dapat dilihat pada Tabel 5.2 di bawah ini, ketiganya memiliki bentuk serbuk, berwarna putih, tidak berasa dan tidak berbau.

Tabel 5.2. Organoleptis senyawa prodrug Senyawa PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS

Bentuk Serbuk Serbuk Serbuk

Warna Putih Putih Putih

Rasa Pahit Pahit Pahit

Bau Tidak berbau Tidak Berbau Tidak Berbau

5.1.3 Uji Kemurnian dengan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Uji kemurnian senyawa prodrug dilakukan dengan kromatografi lapis tipis (KLT) yaitu dengan menentukan nilai Rf ketiga senyawa prodrug yang terbentuk dibandingkan senyawa awal karbamazepin dengan menggunakan empat macam pelarut elusi. Hasil penentuan nilai Rf yang diamati dengan penampak noda sinar UV, dapat dilihat pada Tabel 5.3. Tabel 5.3 Nilai Rf senyawa karbamazepin dan senyawa prodrug Nilai Rf Senyawa: Macam Pelarut KBZ PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS Kloroform : Etil asetat = 2:1 0,33 0,32 0,32 0,31 Kloroform : metanol = 3:1 0,26 0,29 0,29 0,29 Heksan : Etil asetat = 1:1 0,32 0,37 0,37 0,38 Heksan : Etil asetat = 1 : 5 0,71 0,73 0,73 0,73

65 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Ketiga senyawa prodrug yang dielusi dengan menggunakan empat macam pelarut berbeda menunjukkan satu noda dengan nilai Rf yang tidak jauh berbeda dibandingkan senyawa awal karbamazepin. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa uji dalam keadaan murni. Untuk memastikan hasil uji kemurnian senyawa prodrug dengan menggunakan KLT maka dilakukan penentuan titik lebur dengan menggunakan DTA. Gambar 5.5 dan lampiran 3 memperlihatkan termogram DTA senyawa prodrug menunjukkan satu puncak endotermik dengan titik lebur lebih rendah daripada titik lebur senyawa awal karbamazepin. 5.1.4 Identifikasi Senyawa Prodrug Identifikasi struktur molekul senyawa prodrug dilakukan dengan spektra UV, spektra FTIR,

H

NMR dan CNMR (Tabel 5.4 - 5.6 dan Lampiran 4-6). Penentuan

panjang gelombang (λ) maksimum ketiga senyawa prodrug memberikan nilai pada 285 (Lampiran 4). Nilai λmaks tersebut identik dengan λmaks KBZ. Substitusi senyawa asam amino pada gugus amida KBZ tidak mengubah gugus kromofor senyawa induk sehingga λmaks ketiga prodrug yang terbentuk tidak mengalami pergeseran dibandingkan KBZ.

5.1.4.1. Senyawa prodrug karbamazepin-glisin (PD-KBZ-GLI) Hasil identifikasi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI dapat dilihat pada Tabel. 5.4.

Tabel 5.4 Karakteristik spektra UV, FTIR, dan NMR senyawa PD-KBZ-GLI Spektrum UV, λmaks (nm) 285 nm dalam pelarut metanol Spektrum FTIR, v (cm-1) 3483 (-N-H, amida 2º); 3341 dan 3151 (NH2, amina dalam pellet KBr 1º); 2968 (Csp2 -H); 1683 (C=O imida); 1592 (-C=Caromatis); 1395 (-C-N- amida 1º) H Spektrum NMR, δ (ppm) 7,25-7,45 m (8 H, Ar-H), 6,89-6,93 d (2H, CH=CH, dalam pelarut kloroform J= 1,6 Hz), 4,60 s (2 H, NH2 urea), 4,05 s (1H, NH imida) C Spektrum NMR, δ (ppm) 157,17 (C=O amida), 139,99 (C=C), 135,06 dalam pelarut kloroform (CH=CH) 127,90-130,56 (C-Ar), 42,25 (CH2 alifatik), 23,57 (CH alifatik)

66 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Spektrum FTIR senyawa PD-KBZ-GLI menunjukkan pita pada daerah 3483 cm-1 menunjukkan senyawa amina sekunder. Gugus karbonil imida (CONHCO) pada spektra IR terlihat pada bilangan gelombang 1683 cm-1 menunjukkan pergeseran dan pelebaran puncak dibandingkan gugus karbonil karbamazepin pada bilangan gelombang 1677 cm-1 (Pavia, 1979). Hal ini didukung

H

NMR dengan signal satu puncak di daerah δ

= 4,05 ppm menunjukkan adanya 1 atom H singlet dari gugus imida (CONHCO) ditunjang dengan hasil CNMR pada δ = 157, 17 ppm yang menunjukan (C=O amida). Hasil DTA ditunjang dengan spektra FTIR dan NMR menunjukkan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI terbentuk.

5.1.4.2. Senyawa prodrug karbamazepin-alanin (PD-KBZ-ALA) Hasil identifikasi senyawa PD-KBZ-ALA dapat dilihat pada Tabel. 5.5.

Tabel 5.5 Karakteristik spektra UV, FTIR, dan NMR senyawa PD-KBZ-ALA Spektrum UV, λmaks (nm) 285 nm dalam pelarut metanol Spektrum FTIR, v (cm-1) 3465 (-N-H, amida 2º); 3341 dan 3158 (NH2, amina dalam pellet KBr 1º); 3049 (Csp2-H); 2977 (Csp3-H) 1687 (C=O); 1593 (-C=C- aromatis); 1395 (-C-N- amida 1º) H Spektrum NMR, δ (ppm) 7,19-7,41 m (8H, Ar-H); 6,87-6,93 d (2H, CH=CH, J=1,6 Hz); 4,40 s (2H, NH2); 3,93 s (1H, NH imida); 3,73-3,77 k dalam pelarut kloroform (1H, CH, J= 5,3 Hz ); 1,07-1,22 d (6H, CH); 1,06-1,08, d (3H, CH3, J = 8 Hz) C Spektrum NMR, δ (ppm) 157,01 (C=O amida); 140,36 (C=C); 127,89-129,68 (C-Ar); 42,30 (CH2 alifatik); 28,34 (CH3); dan 23,59 dalam pelarut kloroform (CH alifatik)

Spektrum FTIR senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menunjukkan pita pada daerah 3465 cm-1 menunjukkan senyawa amina sekunder. Gugus karbonil imida (CONHCO) pada spektra IR terlihat pada bilangan gelombang 1687 cm-1 menunjukkan pergeseran dan pelebaran puncak dibandingkan gugus karbonil karbamazepin pada bilangan gelombang 1677 cm-1 (Pavia, 1979). Hal ini didukung HNMR dengan signal satu puncak

67 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


di daerah δ = 3,93 ppm menunjukkan adanya 1 atom H singlet dari gugus imida (CONHCO) ditunjang dengan hasil CNMR pada δ = 157, 01 ppm yang menunjukkan (C=O amida). Hasil DTA ditunjang spektra IR dan NMR menunjukkan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA terbentuk.

5.1.4.3. Senyawa prodrug karbamazepin-lisin (PD-KBZ-LIS) Hasil identifikasi senyawa prodrug PD-KBZ-LIS dapat dilihat pada Tabel. 5.6. Tabel 5.6 Karakteristik spektra UV, FTIR, dan NMR senyawa PD-KBZ-LIS Spektrum UV, λmaks (nm) 285 nm dalam pelarut metanol Spektrum FTIR, v (cm-1) 3439 (-N-H, amida 2º); 3342 dan 3159 (NH2, amina dalam pellet KBr 1º); 3970 (Csp2-H); 1682 (C=O); 1594 (-C=Caromatis); 1390 (-C-N- amida 1º). H Spektrum NMR, δ (ppm) 7,24-7,47 m (8H, Ar-H); 6,70-6,76 d (2H, CH=CH, dalam pelarut kloroform J=1,6 Hz); 4,57-4,58 s (2H, NH2); 4,05 s (1H, NH imida), 3,77-3,82 k (1H, CH, J = 6,7 Hz ), 1,37 s (2H, NH2); 1,10-1,12 k (4H, CH2, J =2,7 HZ), 1,14-1,18 t (4H, CH2, J = 8 Hz) C Spektrum NMR, δ (ppm) 157,14 (C=O amida); 140,05 (C=C); 135,06 dalam pelarut kloroform (CH=CH); 127,88-129,67 (C-Ar); 42,22 (CH2 alifatik). 20,86-28,40 (CH alifatik) Spektrum FTIR senyawa prodrug PD-KBZ-LIS menunjukkan pita pada daerah 3439 cm-1 menunjukkan senyawa amina sekunder. Hal ini didukung HNMR dengan satu puncak di daerah δ = 4,05 ppm menunjukkan adanya 1 atom H singlet dari gugus imida (CONHCO) ditunjang dengan hasil CNMR pada δ = 157, 14 ppm yang menunjukan (C=O amida). Gugus karbonil imida (CONHCO) pada spektra IR terlihat pada bilangan gelombang 1682 cm-1 menunjukkan pergeseran dan pelebaran puncak dibandingkan gugus karbonil karbamazepin pada bilangan gelombang 1677 cm-1. Adanya gugus (CH3)4 asam amino lisin terlihat pada hasil HNMR pada pergeseran kimia = 1,14-1,18 ppm dan CNMR pada pergeseran kimia = 28,40. Rantai samping NH2 terlihat pada hasil

68 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


H

NMR pada pergeseran kimia = 1,37 ppm (Pavia, 1979). Hasil DTA ditunjang spektra

IR dan NMR menunjukkan senyawa prodrug PD-KBZ-LIS terbentuk. Berdasarkan identifikasi struktur molekul senyawa dengan menggunakan spektra UV, FTIR dan NMR dapat disimpulkan bahwa ketiga senyawa prodrug telah terbentuk sesuai dengan yang dirancangkan.

5.2 KARAKTERISASI SIFAT FISIKOKIMIA Modifikasi senyawa karbamazepin dengan asam amino glisin, alanin atau lisin membentuk prodrug karbamazepin-asam amino dapat mengubah sifat fisikokimia karbamazepin. Perubahan sifat fisikokimia diamati terhadap titik lebur, sifat kristal, kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi.

5.2.1 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan Differential Thermal Analysis (DTA) Termogram DTA senyawa prodrug karbamazepin-asam amino dapat dilihat pada Tabel 5.7 dan Lampiran 3. Ketiga senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS memperlihatkan satu puncak endotermik dengan suhu lebih rendah daripada puncak endotermik senyawa awal karbamazepin.

Tabel 5.7 Titik lebur senyawa prodrug dan campuran fisik Senyawa KBZ-GLI KBZ-ALA KBZ-LIS

Puncak endotermik (ºC) Prodrug (PD) Campuran Fisik (CF) 188,8 174,7, 192,3, dan 231,2 179,6 174,3 dan 191,6 183,7 173,3, 191,0 dan 232,0

Interaksi karbamazepin dengan senyawa asam amino membentuk ikatan kovalen pada posisi gugus amida karbamazepin menyebabkan hilangnya satu proton (H). Menurut Stella et al. (2007), hilangnya satu proton pada gugus NH fenitoin menyebabkan perubahan energi kisi kristal senyawa yang akan mengubah kelarutan,

69 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


disolusi, dan permeabilitas. Titik lebur suatu senyawa dipengaruhi oleh ikatan gaya antarmolekul. Senyawa yang terikat oleh gaya-gaya yang lemah umumnya memiliki panas peleburan dan titik lebur lebih rendah rendah (Sinko, 2011). Substitusi gugus NH2 amida karbamazepin dengan gugus karboksil dari senyawa asam amino glisin, alanin, atau lisin mengubah packing senyawa prodrug karbamazepin. Perubahan packing senyawa prodrug menurunkan energi kisi kristal sehingga terjadi penurunan titik lebur (Stella et al., 2011). Asam amino glisin, alanin, dan lisin yang digunakan sebagai gugus promoeity dalam pembentukan senyawa prodrug merupakan senyawa asam amino alifatik rantai lurus memiliki 2 atom karbon (C) dengan perbedaan pada rantai sampingnya.

Gambar 5.4 Termogram DTA KBZ (A), PD-KBZ-GLI (B), PD-KBZ-ALA (C), PD-KBZ-LIS (D) Senyawa asam amino mempunyai gugus karboksil pada struktur molekulnya. Senyawa asam karboksilat yang memiliki jumlah atom karbon genap akan membentuk packing kristal simetris yang memperkuat gaya antarmolekul dalam senyawa (Sinko, 2011). Perbedaan titik lebur pada ketiga senyawa prodrug yang terbentuk dipengaruhi oleh keberadaan rantai samping gugus promoeity pembentuknya. Senyawa glisin tidak memiliki rantai samping, senyawa alanin memiliki rantai samping gugus CH3 dan senyawa lisin memiliki rantai samping gugus butilamin ((CH2)4NH2). Senyawa yang

70 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


memiliki rantai karbon semakin panjang pada umumnya suhu leburnya semakin tinggi (Sinko, 2011). Perbandingan termogram KBZ dengan senyawa prodrug dapat dilihat pada Gambar 5.4. Senyawa PD-KBZ-GLI memiliki titik lebur sebesar 188,8 ºC lebih tinggi dibandingkan titik lebur senyawa PD-KBZ-LIS sebesar 183,7 ºC dan senyawa PD-KBZ-ALA memiliki titik lebur paling rendah di antara ketiga senyawa prodrug sebesar 179,6 ºC. Rantai samping butil amin pada senyawa lisin melemahkan packing kristal senyawa PD-KBZ-LIS sehingga menurunkan gaya antarmolekul dalam senyawa. Senyawa lisin memiliki rantai karbon lebih panjang daripada senyawa alanin. Rantai karbon yang dimiliki lisin lebih panjang sehingga memperkuat packing kristal. Hal ini menyebabkan titik lebur senyawa PD-KBZ-LIS lebih tinggi daripada titik lebur PD-KBZ-ALA. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI yang memiliki gugus promoeity glisin memiliki titik lebur paling tinggi di antara ketiga senyawa prodrug yang dibuat. Hal ini dikarenakan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI dengan atom H pada gugus glisin memiliki kemampuan memecah packing kristal lebih rendah sehingga titik leburnya lebih tinggi dibandingkan dua senyawa prodrug lainnya. Titik lebur merupakan salah satu faktor yang memengaruhi kelarutan suatu senyawa. Guttman dan Higuchi meneliti hubungan antara titik lebur dengan kelarutan. Hasil penelitian menunjukkan kelarutan seperti halnya titik lebur juga dipengaruhi oleh struktur molekul senyawa (Sinko, 2011). Titik lebur senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS yang lebih rendah daripada titik lebur senyawa awal KBZ menunjukkan pelemahan ikatan antarmolekul pada senyawa baru. Perubahan titik lebur pada senyawa prodrug dibandingkan dengan senyawa awal karbamazepin akan berkontribusi dalam peningkatan kelarutannya (Sinko, 2011).

5.2.2 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan PXRD Tahap selanjutnya adalah melihat sifat kristal ketiga senyawa prodrug dengan

71 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


menggunakan PXRD dan hasil difraktogram dapat dilihat pada Gambar 5.5, Tabel 5.8 dan Lampiran 7.

Gambar 5.5 Perbandingan difraktogram KBZ(A), PD-KBZ-GLI (B), PD-KBZ-ALA (C), dan PD-KBZ-LIS (D)

Tabel 5.8 Karakteristik difraktogram karbamazepin dan senyawa prodrug

KBZ 13,07 (93,80) 14,99 (65,91) 15,32 (100,00) 15,85 (74,29) 24,95 (84,58) 27,59 (61,64)

2 θ (º) dan Intensitas Relatif (%) PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA 6,29 (85,14) 8,88 (87,16) 12,32 (100,00) 9,00 (83,64) 12,90 (99,66) 12,81 (100,00) 13,29 (77,11) 12,97 (78,82) 18,39 (68,99) 19,58 (59,10) 19,98 (92,18) 20,09 (71,69) 22,88 (59,37)

PD-KBZ-LIS 8,99 (45,97) 12,30 (100,00) 18,47 (15,74) 24,71 (13,20)

72 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Senyawa awal karbamazepin menunjukkan puncak difraksi polimorf bentuk III (P-monokilinik) pada 2θ: 14,44, 20,35, 24,91, 27,25 dan 27,55º yang dapat dibandingkan dengan puncak difraksi pustaka (Grzesiak et al., 2003; Rustichelli et al., 2000).

Difraktogram

senyawa

prodrug

PD-KBZ-GLI,

PD-KBZ-ALA,

dan

PD-KBZ-LIS menunjukkan puncak difraksi dengan intensitas tinggi pada sudut 2θ yang berbeda dari senyawa awal karbamazepin. Adanya puncak-puncak tajam pada sudut 2θ ketiga senyawa prodrug menunjukkan bahwa ketiga senyawa tersebut merupakan bentuk kristal. Pola difraksi yang berbeda pada senyawa prodrug dibandingkan pola difraksi senyawa awal karbamazepin menunjukkan terjadi perubahan struktur internal pada senyawa prodrug.

Perbedan intensitas ini dapat disebabkan karena perubahan

derajat kristalinitas, ukuran partikel, orientasi, dan habit kristal. Tingginya intensitas menunjukkan banyaknya kisi yang tersusun dalam keteraturan pada sudut 2θ tersebut (Grzesiak et al., 2003; Rustichelli et al., 2000; Depkes RI, 1995). Berdasarkan hasil difraktogram PXRD diketahui ketiga senyawa prodrug menunjukkan struktur internal yang berbeda dari senyawa awal KBZ. Fakta ini juga didukung oleh hasil termogram DTA yaitu ketiga senyawa prodrug menunjukkan penurunan titik lebur dari senyawa KBZ. Perubahan ikatan dalam struktur molekul ketiga senyawa prodrug menyebabkan perubahan energi kisi kristal yang ditampakkan dari difraktogram dan titik lebur yang berbeda dari senyawa awal KBZ (Mahalaxmi et al., 2009; Sehic, 2008). Selain struktur internal, suatu senyawa yang berbeda dapat diidentifikasi dari struktur eksternal dengan menggunakan mikroskop.

5.2.3 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan Mikroskop Struktur eksternal suatu bahan menunjukkan habit kristal yang menggambarkan bentuk kristal dalam istilah umum. Gambar 5.6 menunjukkan perubahan struktur eksternal dan ukuran kristal ketiga senyawa prodrug dibandingkan senyawa awal karbamazepin. Gambar mikrofoto tersebut menunjukkan karbamazepin memiliki habit kristal prisma dengan ukuran lebih kecil daripada ketiga senyawa prodrug.

73 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


A

C

B

D

Gambar 5.6 Mikrofoto senyawa awal KBZ (A), PD-KBZ-GLI (B), PD-KBZ-ALA (C) dan PD-KBZ-LIS (D) dengan mikroskop optik pembesaran 40 kali Habit kristal senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS berturut-turut memiliki bentuk jarum, bilah dan plate. Perubahan struktur internal yang ditunjukkan dengan pola difraktogram dan struktur eksternal yang ditunjukkan dengan habit kristal dari ketiga senyawa prodrug akan berpengaruh terhadap kelarutannya (Sehic, 2008).

5.2.4 Kelarutan Tahap

berikutnya

adalah

karakterisasi

sifat

kelarutan

senyawa

prodrug

karbamazepin asam-amino dibandingkan dengan senyawa awal karbamazepin dan campuran fisik karbamazepin-asam amino. Kelarutan senyawa obat merupakan salah satu sifat fisikokimia yang paling penting, oleh karena bioavailabilitas obat yang digunakan secara oral sangat tergantung pada kelarutannya dalam saluran cerna dan permeabilitasnya melalui membran sel. Selain itu kelarutan obat juga berperan dalam pengembangan bentuk sediaan farmasi (Faller dan Ertl, 2007). Kelarutan merupakan fenomena terlarutnya padatan dalam fase cair untuk mendapatkan sistem homogen. Kelarutan suatu bahan tercapai ketika terjadi kesetimbangan antara fase padat dan fase cair pada suhu dan tekanan tertentu (Sinko, 2011).

74 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


5.2.4.1 Metode penetapan kadar karbamazepin dalam larutan Kadar karbamazepin terlarut dalam media air ditentukan dengan metode spektrofotometri UV pada λ maksimumnya. Penentuan λ maksimum dilakukan dengan mengukur absorbansi larutan karbamazepin kadar 10 μg/mL pada rentang panjang gelombang 200 - 400 nm. Hasil pengamatan penentuan panjang gelombang maksimum karbamazepin dan campuran fisik CF-KBZ-AA diperoleh λ maksimum pada 285 nm. Hasil pengukuran kurva kalibrasi baku kerja larutan karbamazepin pada rentang kadar 1 - 30 μg/mL diperoleh persamaan regresi y = 0,0526 x + 0,0100 dengan nilai koefisien korelasi (r) sebesar = 0,9998 (Lampiran 8). Langkah selanjutnya adalah menentukan λmaks dan linearitas kurva baku dari masing-masing senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS. Penentuan panjang gelombang maksimum ketiganya menunjukkan nilai λmaks yang sama dengan karbamazepin yaitu sebesar 285 nm. . Hasil penentuan linearitas kurva baku ketiga senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS berturut-turut y = 0,0183 x + 0,0080 (r =0,9999), y = 0,0160 x + 0,0111 ( r = 1,0000), dan y = 0,0199 x + 0,0272 (r = 0,9992) (Lampiran 9).

5.2.4.2 Kelarutan senyawa prodrug dan campuran fisik Karbamazepin merupakan senyawa obat yang memiliki kelarutan dalam air rendah. Kelarutan senyawa obat dalam air yang rendah disebabkan oleh lipofilisitas senyawa yang tinggi dan interaksi intermolekul yang kuat sehingga memerlukan energi yang tinggi untuk melarut (Faller dan Ertl, 2007). Hasil penelitian kelarutan KBZ, PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC berturut-turut diperoleh sebesar 278,62, 841,71, 958,44 dan 822,86 (μg/mL) atau kadar KBZ dalam ketiga bentuk prodrug berturut-turut sebesar 677,95, 748,38 dan 533,44 (μg/mL).

75 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.7 Histogram kelarutan KBZ (μg/mL) ± SE dalam senyawa prodrug dan campuran fisik dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC Kelarutan KBZ dalam media air suling ditentukan setelah 5 jam yaitu setelah tercapai kesetimbangan antara fase terlarut dan fase padat KBZ. Penentuan kelarutan KBZ dalam masing-masing perlakuan dilakukan dengan 3 (tiga) kali pengukuran. Hasil uji kelarutan KBZ dalam senyawa prodrug dan campuran fisik dapat dilihat pada Gambar 5.7. Berdasarkan uji statistik dengan Anova satu arah pada derajat kepercayaan α = 0,05 (Tabel 5.9 dan Lampiran 11), diketahui terdapat perbedaan kelarutan antara senyawa prodrug dengan senyawa awal KBZ dan campuran fisiknya. Untuk mengetahui pasangan perlakuan yang memberikan perbedaan bermakna dilanjutkan uji LSD. Hasil uji LSD menunjukkan bahwa kelarutan senyawa prodrug meningkat bermakna dibandingkan dengan senyawa awal karbamazepin maupun campuran fisiknya. Kelarutan campuran fisik CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA tidak berbeda bermakna

dibandingkan

senyawa

awal

KBZ.

Kelarutan

senyawa

prodrug

PD-KBZ-ALA memberikan peningkatan bermakna dibandingkan dengan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI dan PD-KBZ-LIS sedangkan senyawa PD-KBZ-GLI meningkat bermakna terhadap PD-KBZ-LIS. Peningkatan kelarutan paling tinggi terdapat pada senyawa prodrug PD-KBZ-ALA mencapai kadar 748,38 (μg/mL).

76 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 5.9 Hasil Anova satu arah untuk mengetahui pengaruh jenis senyawa terhadap kelarutan KBZ dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3) Jenis senyawa N Rerata kadar Anova KBZ (μg/mL) ± Hasil Kesimpulan SE KBZ 3 278,62 ± 3,84 a PD-KBZ-GLI 3 677,95 ± 7,94 b Beda PD-KBZ-ALA 3 748,38 ± 8,15 c F=920,539 d p= 0,000 bermakna PD-KBZ-LIS 3 533,44 ± 2,22 CF-KBZ-GLI 3 258,68 ± 7,69 a CF-KBZ-ALA 3 266,43 ± 7,60 a CF-KBZ-LIS 3 301,10 ± 8,64 e Total 21

Keterangan: abcde superscript huruf yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar kelompok

Kelarutan suatu senyawa dipengaruhi oleh sifat alamiah senyawa terlarut, pelarut yang digunakan dan kondisi proses melarut. Proses melarut dapat terjadi bila senyawa terlarut dan pelarut berinteraksi sedemikian sehingga interaksi tersebut dapat mengatasi gaya tarik menarik antara molekul terlarut dengan pelarut. Struktur molekul senyawa terlarut merupakan salah satu sifat alamiah yang berperan dalam kelarutan (Sinko, 2011; Shargel et al., 2005). Interaksi yang terjadi antara gugus karboksil (C=O) dari asam amino glisin, alanin atau lisin dengan gugus amida (NH2) karbamazepin secara kovalen membentuk ikatan serupa peptida. Gambar 5.8 memperlihatkan perbandingan spektra inframerah KBZ dengan senyawa prodrug yang menunjukkan telah terjadi pergeseran pita NH2 amida pada bilangan gelombang 3465 cm-1 dan pita C=O pada bilangan gelombang 1677 cm-1. Pergeseran pita yang terjadi menunjukkan telah terjadi interaksi antara KBZ dengan asam amino penyusunnya. Interaksi tersebut menghasilkan senyawa prodrug yang berperan dalam meningkatkan kelarutan karbamazepin. Ikatan kovalen merupakan ikatan kuat dengan energi ikatan berkisar antara 50-150 kkal/mol (Sinko, 2011). Kekuatan ikatan antara karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino glisin, alanin, atau lisin mencegah lepasnya senyawa induk karbamazepin dari senyawa baru yang terbentuk.

77 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Struktur molekul senyawa baru prodrug mengandung asam amino. Senyawa baru prodrug memiliki gugus C=O dari imida dan gugus NH2 yang dapat berinteraksi dengan molekul air membentuk ikatan hidrogen. Kemampuan senyawa prodrug membentuk ikatan hidrogen akan meningkatkan kelarutannya dalam air (Sinko, 2011).

90.0 85 80

A

75 70 85.0 65 80 %T 60 75

B

70 55 65 50 60 45 55 75.0 50 40 70 %T 45 35.0 4065 4000.0

3000

2000

3000

2000

35 60 30

cm-1

1500

1000

450.0

1500

1000

450.0

C

2555 20 80.0 50 %T15 80.0 10.04575 4000.0 75 4070

cm-1

35 70 65

D

30 65 60 25.0 %T60 55 4000.0

%T

3000

2000

55 50

cm-1

1500

1000

450.0

50 45 45 40 40 35.0 35.0

4000.0

4000.0

Gambar 5.8

3000 3000

2000 2000

cm-1 cm-1

1500 1500

1000 1000

450.0 450.0

Perbandingan spektra FTIR KBZ (A), PD-KBZ-GLI (B), PD-KBZ-ALA (C), dan PD-KBZ-LIS (D)

Selain itu asam amino merupakan senyawa yang mengandung gugus basa amina dan gugus asam karboksilat. Pada pH fisiologi 7,35-7,45, gugus karboksilat (COO-) terdeprotonasi dan berada dalam bentuk anion karboksilat sementara gugus amina (NH2) terprotonasi dan berada dalam bentuk kation aminium. Dalam larutan air, asam amino terutama dalam bentuk ion dipolar atau zwitterion (Murry, 2008). Asam amino memiliki gugus karboksil (C=O) dan amina (NH2) yang bersifat polar sehingga dapat berinteraksi dengan molekul air membentuk ikatan hidrogen. Kemampuan senyawa prodrug

78 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air mengakibatkan peningkatan kelarutannya dibandingkan senyawa awal KBZ maupun campuran fisiknya. Selain kemampuan senyawa prodrug membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air yang lebih besar dibandingkan senyawa KBZ dan campuran fisiknya, juga diketahui bahwa titik lebur senyawa prodrug lebih rendah daripada KBZ. Titik lebur suatu senyawa dapat merupakan prediksi kelarutan senyawa. Titik lebur senyawa yang lebih rendah mengindikasikan ikatan antarmolekul dalam senyawa juga rendah, sehingga molekul lebih mudah dilepas dalam pelarut. Akan tetapi titik lebur bukan merupakan satu-satunya faktor penentu kelarutan (Suwaldi, 1987, Sinko, 2011, Yalkowsky, 1981). Proses melarut merupakan proses kompleks yang dipengaruhi oleh beberapa faktor. Selain struktur molekul, kemampuan senyawa memecah struktur air juga berperan dalam kelarutan. Struktur air digambarkan sebagai struktur rongga karena adanya ikatan hidrogen. Pembentukan ikatan hidrogen akan diikuti dengan pembentukan ikatan hidrogen lainnya, demikian juga pemutusan ikatan hidrogen akan diikuti dengan pemutusan ikatan hidrogen lainnya. Pembentukan dan pemutusan ikatan hidrogen terjadi secara berkesinambungan dan bersifat temporer (Florence dan Attwood, 2006). Hasil

penelitian

menunjukkan

kelarutan

KBZ

dalam

senyawa

prodrug

PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-GLI, dan PD-KBZ-LIS berturut-turut sebesar 748,38, 677,95 dan 533,44 μg/mL atau sebesar 3,12 mM, 2,87 mM, dan 2,26 mM. Kelarutan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA lebih besar daripada senyawa PD-KBZ-GLI maupun PD-KBZ-LIS. Hal ini disebabkan karena senyawa PD-KBZ-ALA mampu memecah struktur air akibat interaksi hidrofobik. Struktur molekul PD-KBZ-ALA mengandung asam amino alanin. Rantai samping asam amino alanin terdapat gugus metil yang bersifat

nonpolar.

Interaksi

hidrofobik

disukai

secara

termodinamik

karena

meningkatnya entropi atau ketidakteraturan molekul air akan menyertai asosiasi molekul nonpolar yang menekan air keluar (Sinko, 2011). Hansch et al. (Yawkolsky, 1981 dan Sinko 2011) menghubungkan kelarutan suatu senyawa dengan titik lebur dan koefisien partisi melalui persamaan 2.1. Dari persamaan

79 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


tersebut diketahui bahwa perubahan kelarutan suatu senyawa dapat dikaitkan dengan perubahan koefisien partisi dan titik lebur. Dengan menggunakan rumus tersebut dibandingkan hasil penelitian yang dilakukan dapat dibuat perbandingan seperti tertera pada Tabel 5.10.

Tabel 5.10. Senyawa

Perbandingan prediksi kelarutan dengan kelarutan hasil penelitian Titik Lebur (ºC)

log Koefisien Partisi

Kelarutan (mM) Prediksi Hasil penelitian

PD-KBZ-GLI

188,8

1,22

0,17

2,87

PD-KBZ-ALA

179,6

1,89

0,20

3,12

PD-KBZ-LIS

183,7

1,13

0,14

2,26

Berdasarkan perhitungan dengan rumus 2.1. diketahui bahwa senyawa prodrug PD-KBZ-ALA memiliki kelarutan lebih tinggi dibandingkan PD-KBZ-GLI dan kelarutan PD-KBZ-GLI lebih tinggi daripada PD-KBZ-LIS. Prediksi urutan kelarutan senyawa prodrug dengan persamaan 2.1 sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan (Tabel 5.10). Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa selain struktur molekul, titik lebur, dan koefisien partisi memberikan kontribusi dalam kelarutan suatu senyawa. Oleh karena itu dapat memberikan penjelasan kelarutan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA yang lebih tinggi daripada dua senyawa prodrug lainnya (PD-KBZ-GLI dan PD-KBZ-LIS). Perbandingan hasil uji kelarutan karbamazepin dalam campuran fisik dan senyawa prodrug

pada Gambar 5.7 dan Tabel 5.9 menunjukkan bahwa kelarutan senyawa

prodrug lebih besar dibandingkan kelarutan campuran fisiknya. Hasil penelitian menunjukkan kelarutan KBZ, campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS dalam pelarut air suling diperoleh berturut-turut sebesar 278,62, 258,77, 266,40 dan 301,10 μg/mL atau sebesar 1,17, 1,10, 1,13, dan 1,27 mM. Dari hasil statistik dengan menggunakan Anova yang dilanjutkan dengan uji LSD pada derajat kepercayaan 95 % diketahui bahwa kelarutan campuran fisik CF-KBZ-GLI dan

80 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


CF-KBZ-ALA tidak berbeda bermakna dibandingkan senyawa awal KBZ, akan tetapi kelarutan

campuran

fisik

CF-KBZ-LIS

menunjukkan

peningkatan

bermakna

dibandingkan kelarutan senyawa awal KBZ dan dua campuran fisik lainnya (CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA). Asam amino merupakan senyawa yang mudah larut dalam air. Struktur molekul asam amino mengandung gugus karboksil dan gugus amina yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Kemampuan asam amino membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air merupakan salah satu faktor yang menyebabkan asam amino mudah larut dalam air. Dalam media air, atom O dari gugus karboksil asam amino dapat berinteraksi dengan atom H dari gugus amida karbamazepin. Interaksi yang terjadi antara karbamazepin dengan asam amino dalam bentuk campuran fisik karena kemampuan kedua senyawa membentuk ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen memiliki energi ikatan berkisar antara 2 - 8 kkal/mol. Interaksi antara kedua senyawa dengan melibatkan ikatan hidrogen tersebut mampu menurunkan sudut kontak antara karbamazepin dengan air dan meningkatkan pembasahan sehingga dapat meningkatkan kelarutan karbamazepin dalam air. Namun karena ikatan hidrogen merupakan ikatan relatif lemah, maka ikatan tersebut mudah putus dengan adanya gangguan pada lingkungan air (Sinko, 2011). Hasil penelitian menunjukkan campuran fisik CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA tidak mampu meningkatkan kelarutan karbamazepin secara bermakna. Penentuan kelarutan KBZ dilakukan setelah terbentuk kelarutan jenuh melalui pengocokan selama 5 jam. Selama waktu pengocokan, campuran fisik (CF-KBZ-AA) dalam media air dapat lepas menjadi komponen penyusunnya yaitu karbamazepin dan asam amino. Hal tersebut mengakibatkan ikatan hidrogen yang terbentuk di antara keduanya terlepas sehingga kelarutan dalam bentuk campuran fisik ditentukan oleh kelarutan karbamazepinnya (Sinko, 2011).

81 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.9 Ilustrasi jaringan ikatan hidrogen dalam karbamazepin dihidrat (Harris et al., 2005)

Karbamazepin dalam lingkungan air cenderung berubah menjadi bentuk dihidrat yang mempunyai kelarutan sepertiga dari kelarutan bentuk anhidratnya (Bhise dan Rajkumar, 2008). Perubahan bentuk polimorf ini melemahkan interaksi antara karbamazepin dengan asam amino, sehingga kelarutan karbamazepin dalam campuran fisiknya tergantung dari kelarutan bentuk dihidrat karbamazepin dalam pelarut air. Perubahan bentuk polimorf karbamazepin dari bentuk III menjadi bentuk dihidrat menyebabkan penurunan kelarutannya dalam air (Mahalaxmi et al., 2009; Grzesiak et al., 2003). Gugus karboksil dan amida karbamazepin yang semula mampu berinteraksi melalui ikatan hidrogen dengan molekul air secara individu berubah menjadi interaksi antara

molekul

air

dengan

karbamazepin

membentuk

jaringan

intramolekul

sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.9 (Harris et al., 2005).

82 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.10 Perbandingan termogram DTA KBZ (A), CF-KBZ-GLI (B), CF-KBZ-ALA (C), dan CF-KBZ-LIS (D)

Gambar 5.11 Perbandingan termogram DTA KBZ(A), kristal kering yang telah terpapar media air dari KBZ (B), CF-KBZ-GLI (C), CF-KBZ-ALA (D), dan CF-KBZ-LIS (E) Perubahan bentuk polimorf anhidrat karbamazepin menjadi bentuk dihidrat dalam penelitian ini didukung dengan data DTA dan FTIR. Hasil DTA karbamazepin dan campuran fisik karbamazepin dengan asam amino dalam bentuk kristal kering yang telah terpapar media air dapat dilihat pada Gambar 5.10 sampai 5.11 dan Tabel 5.11.

83 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 5.11 Perbandingan termogram DTA karbamazepin, campuran fisik dan kristal kering yang telah terpapar media air dari campuran fisik Senyawa

Puncak endotermik (ºC) Campuran Fisik KBZ-asam amino (ºC)

Kristal kering yang telah terpapar media air (Cº)

171,2; 192,6

93,4; 136,8; 189,0

PD-KBZ-GLI

174,7; 192,3; 231,2

89,9; 146,1;189,5; 225,0

PD-KBZ-ALA

174,9; 191,6; 292

91,1; 146,2; 190,1; 228,6

PD-KBZ-LIS

173,3; 191,0; 232

86,2; 157,6; 188,2; 229,5

Karbamazepin (KBZ)

Pada Gambar 5.10 dapat dilihat termogram DTA karbamazepin menunjukkan puncak endotermik pada suhu 171,2 ºC dan puncak tajam pada suhu 192,6 ºC yang merupakan karakteristik karbamazepin bentuk III (Greziak et al., 2006, Prajapati, 2000). Termogram DTA campuran fisik karbamazepin dengan asam amino menunjukkan puncak endotermik karbamazepin bersanding dengan puncak endotermik dari masing-masing asam amino. Termogram DTA karbamazepin yang telah terpapar media air menunjukkan pergeseran puncak endotermik dari 192,6 ºC menjadi dari 171,2

189,0 ºC dan

menjadi 136,8 ºC, selain itu terlihat puncak baru pada suhu 93,4 ºC

(Gambar 5.11). Termogram DTA campuran fisik karbamazepin dengan asam amino yang telah terpapar media air menunjukkan puncak endotermik yang identik dengan karbamazepin dalam kondisi yang sama dan terdapat puncak endotermik di atas 200 ºC dari asam amino. Penelitian Kobayashi et al. (2000) menunjukkan termogram DTA karbamazepin bentuk dihidrat memberikan puncak melebar antara suhu 50-75 ºC dan sebuah puncak endotermik pada suhu 190 ºC. Fenomena yang terjadi dalam penelitian ini menunjukkan karbamazepin

bentuk III berubah menjadi bentuk dihidrat.

Karakterisasi campuran fisik dalam media air dengan menggunakan DTA mengindikasikan terbentuk polimorf dihidrat karbamazepin. Untuk memperkuat data tersebut dilakukan karakterisasi dengan menggunakan FTIR.

84 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.12 Perbandingan spektra FTIR KBZ (A), CF-KBZ-GLI (B), C-KBZ-ALA (C), dan CF-KBZ-LIS (D)

Gambar 5.13 Perbandingan spektra FTIR KBZ (A), kristal kering yang telah terpapar media air dari KBZ (B), CF-KBZ-GLI (C), CF-KBZ-ALA (D), dan CF-KBZ-LIS (E)

85 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.12 dan Tabel 5.12 menunjukkan spektra FTIR karbamazepin memberikan pita absorbsi bentuk polimorf III karbamazepin pada bilangan gelombang 3465 cm-1 (uluran -NH), 1677 cm-1 (uluran -C = O), 1605 and 1594 cm-1 (vibrasi -C=Cdan -C=O dan deformasi-NH), and 1384 cm-1 (ikatan -C-N) identik dengan hasil penelitian Prajapati et al. (2007). Spektra FTIR dari campuran fisik memberikan puncak yang mengindikasikan adanya gugus-gugus fungsi dari karbamazepin dan asam amino.

Tabel 5.12 Perbandingan spektra inframerah karbamazepin dan kristal kering yang telah terpapar media air dari KBZ dan campuran fisik Senyawa

Bilangan gelombang (cm-1) Campuran Fisik KBZ-asam amino

Kristal kering yang telah terpapar media air

Karbamazepin (KBZ)

3465; 3159; 1677; 1605; 1594; 1488; 1384; 766

3436; 3192; 3026; 1684; 1606; 1594; 1492; 1413; 1308; 1254; 771

CF-KBZ-GLI

3465;3161;2898; 1677; 1605; 1596; 1489; 1385; 1332; 766

3436; 3191; 3051; 1683; 1606; 1594; 1492; 1412; 1355; 1255; 771

CF-KBZ-ALA

3466;3081;2988;2602; 1677;1621;1604;1594; 1489;1455; 1412;1362; 1306; 1113;767

3436; 3191; 3051; 1683; 1606; 1594; 1492; 1412; 1355; 1255; 771

CF-KBZ-LIS

3465; 3280; 3159; 3020; 1677; 1605; 1594; 1506; 1489; 1384; 1144; 766

3436; 3192; 3026; 1683; 1606; 1594; 1492; 1412; 1362; 1307; 771

Gambar 5.13 dapat dilihat spektra FTIR karbamazepin dalam bentuk padat kering yang telah terpapar media air menunjukkan puncak melebar pada 3436 cm-1 mengindikasikan terjadi interaksi antara hidrogen amida dari karbamazepin dengan oksigen dari air. Demikian pula terjadi pada spektra FTIR campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS. Berdasarkan identifikasi yang telah dilakukan dengan menggunakan DTA dan FTIR, karbamazepin dalam media air dengan adanya asam amino menunjukkan perubahan bentuk dari polimorf III menjadi bentuk dihidrat.

86 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Secara statistik diperoleh hasil bahwa kelarutan campuran fisik CF-KBZ-LIS meningkat bermakna dibandingkan kelarutan KBZ dan dua campuran fisik lainnya (CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA). Kelarutan asam amino lisin dalam air delapan kali lebih besar daripada asam amino alanin dan empat kali lebih besar daripada asam amino glisin (O'Neil, 2006). Struktur molekul asam amino lisin memiliki rantai samping empat atom C dan sebuah gugus NH2 ekstra (Murray, 2008).

A

B

C

D

E

Gambar 5.14 Mikrofoto senyawa awal KBZ (A), kristal kering yang telah terpapar media air dari KBZ (B), CF-KBZ-GLI (C), CF-KBZ-ALA (D), dan CF-KBZ-LIS (E) dengan mikroskop optik pembesaran 40X Adanya gugus NH2 pada rantai samping lisin memungkinkan lisin membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air lebih besar daripada asam amino glisin dan alanin. Selain itu gugus NH2 dalam media air terprotonasi dan berada dalam bentuk kation sehingga asam amino lisin memiliki kelarutan dalam air lebih besar (Murray, 2008). Keberadaan lisin dalam bentuk campuran fisik dengan karbamazepin mampu meningkatkan pembasahan karbamazepin dan menurunkan sudut kontak karbamazepin dengan air lebih besar sehingga kelarutannya lebih besar daripada dengan asam amino glisin maupun alanin (Sinko, 2011; Florence dan Attwood, 2006). Mikrofoto campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS dibandingkan dengan KBZ dapat dilihat pada Gambar 5.14. Perubahan habit kristal dari bentuk lamelar menjadi bentuk bilah terjadi pada KBZ maupun campuran fisik yang terpapar air mengindikasikan telah terbentuk karbamazepin dihidrat (Carino et al.,

87 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


2006). Ketiga campuran fisik memiliki ukuran kristal lebih kecil daripada KBZ dan CF-KBZ-LIS memiliki ukuran paling kecil di antara keempat bentuk dihidrat. Lisin mempunyai kelarutan dalam air paling besar dibandingkan glisin dan alanin. Pada proses pembentukan kristal dihidrat dalam air molekul lisin mendesak pembentukan kristal dihidrat karbamazepin sehingga menghasilkan kristal yang paling kecil di antara keempat bentuk dihidrat. Ukuran kristal CF-KBZ-LIS yang lebih kecil dibandingkan CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA menyebabkan luas permukaan yang kontak dengan pelarut air lebih besar sehingga dapat menjelaskan kelarutan CF-KBZ-LIS yang lebih besar daripada CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA (Sinko, 2011). 5.2.5 Disolusi Uji disolusi merupakan hal penting bagi penetapan kelarutan dalam pengembangan sediaan farmasi. Penetapan disolusi digunakan untuk memelajari faktor kritis yang memengaruhi absorbsi oral. Ketika suatu padatan dimasukkan dalam suatu pelarut, terjadi kontak antara zat terlarut dengan pelarut. Pencampuran terjadi karena kecenderungan semua molekul menuju randomisasi menghasilkan peningkatan entropi sistem. Molekul zat terlarut mulai melarut dalam pelarut sampai diperoleh kesetimbangan antara fase padat dan fase cair zat terlarut, keadaan ini disebut sebagai kelarutan termodinamik. Kecepatan untuk mencapai kesetimbangan kelarutan adalah kecepatan disolusi, yang merupakan fenomena kinetika (Qiao et al., 2011). Uji disolusi dilakukan menggunakan alat disolusi tipe 2 dengan pengaduk dayung dan diputar dengan kecepatan 75 rpm, dalam media air suling pada pH 6,8 ± 0,05 dan suhu 37 ± 0,5 ºC. Sampel diambil pada periode waktu menit ke- 5, 10, 15, dan 30. Kadar karbamazepin terlarut ditentukan dengan metode spektrofotometer UV pada λ maksimum = 285 nm. Hasil uji disolusi KBZ, senyawa prodrug

(PD-KBZ-GLI,

PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS) dan campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS) dapat dilihat pada Gambar 5.15 dan Lampiran 12. Evaluasi hasil uji disolusi dilakukan dengan membuat profil disolusi yang menggambarkan proses melarut senyawa KBZ, campuran fisik dan senyawa prodrug

88 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


pada setiap waktu. Gambar 5.15 memperlihatkan perbandingan profil disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA atau PD-KBZ-LIS dengan profil disolusi senyawa awal KBZ dan campuran fisiknya . Senyawa prodrug memiliki kurva disolusi serupa yaitu menunjukkan peningkatan disolusi sampai menit ke-15 dan peningkatan semakin besar sampai menit ke-30. Tabel 5.15 menunjukkan persen terlarut selama 30 menit senyawa prodrug PD-KBZ-GLI (62,98 %) > campuran fisik CF-KBZ-GLI (55,71 %) > KBZ (31,40%) (Gambar 5.15 A); senyawa prodrug PD-KBZ-ALA (101,83 %) > campuran fisik CF-KBZ-ALA (51,94 %) > KBZ (31,40%) (Gambar 5.15 B) dan senyawa prodrug PD-KBZ-LIS (85,04 %) > campuran fisik CF-KBZ-LIS (68,82 %) > KBZ (31,40 %) (Gambar 5.15 C). Disolusi merupakan proses kinetik yang melibatkan lepasnya molekul obat pada permukaan padatan untuk berdifusi melewati lapisan difusi di sekitar permukaan padatan. Hubungan antara kelarutan dan disolusi dideskripsikan dengan persamaan Noyes-Whitney (persamaan 2.2). Menurut persamaan tersebut, suatu senyawa yang mempunyai kelarutan dalam air rendah akan memberikan gradien konsentrasi (Cs - C) yang kecil sehingga menyebabkan kecepatan disolusi juga lambat. Demikian sebaliknya bila suatu senyawa memiliki kelarutan dalam air besar akan memberikan gradien konsentrasi besar, sehingga kecepatan disolusi juga menjadi lebih cepat (Bosselmann et al., 2012). Kelarutan senyawa prodrug yang lebih besar dibandingkan KBZ atau campuran fisik sebagaimana dapat dilihat pada hasil uji kelarutan berperan dalam peningkatan disolusi senyawa prodrug. Gambar 5.16 menunjukkan perbandingan profil disolusi karbamazepin dengan senyawa prodrug. Profil disolusi senyawa prodrug berbeda dibandingkan profil senyawa awal KBZ. Disolusi senyawa prodrug di menit-menit awal meningkat sampai 15 menit dan terus meningkat sampai akhir disolusi pada menit ke-30. Dari profil tersebut dapat dilihat bahwa senyawa prodrug memiliki bentuk kurva serupa satu dengan yang lain namun berbeda dengan kurva profil disolusi KBZ.

89 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.15

Profil disolusi karbamazepin, campuran fisik (CF) dan senyawa prodrug (PD) KBZ-glisin (A), alanin (B), dan lisin (C) dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)

90 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.16 Perbandingan profil disolusi karbamazepin dengan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)

Gambar 5.17 Perbandingan profil disolusi karbamazepin dengan campuran fisik karbamazepin-asam amino dalam air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)

91 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.17 menunjukkan perbandingan profil disolusi karbamazepin dengan campuran fisik karbamazepin-asam amino. Profil disolusi campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS menunjukkan kurva serupa namun berbeda dibandingkan kurva profil disolusi KBZ. Profil disolusi campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS) sampai 10 menit pertama meningkat dibandingkan KBZ. Setelah 10 menit peningkatan disolusi tidak setajam di menit awal dan pada akhir waktu disolusi diperoleh kurva yang cenderung turun menyerupai disolusi dari KBZ. Peningkatan disolusi KBZ dalam campuran fisik disebabkan oleh interaksi lemah KBZ dengan asam amino, dengan berjalannya waktu ikatan akan lepas dan setelah itu disolusi ditentukan oleh kelarutan dari KBZ. Fenomena profil disolusi senyawa prodrug berbeda dari campuran fisik. Perbedaan ini dikarenakan disolusi senyawa prodrug ditentukan oleh senyawa baru yang memiliki struktur berbeda dari KBZ. Persen KBZ terdisolusi selama 30 menit senyawa prodrug berturut-turut PD-KBZ-ALA (101,83%) > PD-KBZ-LIS (85,04 %) > PD-KBZ-GLI (62,98 %) > KBZ (31,40%) (Tabel 5.15). Persen KBZ terdisolusi selama 30 menit campuran fisik berturut-turut CF-KBZ-LIS (68,82 %) > CF-KBZ-GLI (55,71) > CF-KBZ-ALA (51,94 %) > KBZ (31,40 %). Urutan persen KBZ terdisolusi selama 30 menit senyawa prodrug berbeda dari urutan campuran fisiknya. Peningkatan disolusi pada campuran fisik berkorelasi dengan kemampuan melarut dalam air dari asam amino yang digunakan dalam campuran fisik, sedangkan peningkatan disolusi pada senyawa prodrug ditentukan oleh kelarutan senyawa prodrug dalam media air. Setelah dibuat menjadi senyawa prodrug, maka kemampuan peningkatan disolusi senyawa baru berbeda dari campuran fisiknya. Parameter efisiensi disolusi (ED30) digunakan untuk membandingkan disolusi senyawa prodrug dengan senyawa awal KBZ dan campuran fisiknya. Hasil analisis varians dilanjutkan uji LSD (α=0,05) efisiensi disolusi selama 30 menit (ED30) 5.13)

menunjukkan

bahwa

pembentukan

senyawa

prodrug

(Tabel

PD-KBZ-GLI,

PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS memberikan peningkatan disolusi yang bermakna

92 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


terhadap senyawa awal KBZ. Peningkatan disolusi senyawa prodrug ditentukan oleh kelarutan senyawa prodrug dalam air. Sesuai dengan persamaan Noyes-Whitney maka kelarutan senyawa yang lebih besar akan menyediakan gradien konsentrasi yang besar sehingga menghasilkan kecepatan disolusi yang lebih cepat (Sinko, 2011). Senyawa prodrug terbentuk dari senyawa karbamazepin dengan gugus promoeity senyawa asam amino (GLI, ALA, atau LIS) melalui pembentukan ikatan kovalen. Senyawa prodrug dengan struktur molekul yang berbeda dari struktur molekul karbamazepin menyebabkan perubahan dalam interaksi antar molekul. Gugus promoeity asam amino penyusun senyawa baru berperan dalam meningkatkan kelarutan dalam air. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menunjukkan kemampuan disolusi paling besar di antara senyawa prodrug yang diuji. Struktur molekul senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dengan gugus promoeity asam amino alanin mempunyai rantai samping CH3 memiliki kemampuan memecah energi kisi kristal lebih besar dibandingkan dua senyawa prodrug lainnya. Oleh karena itu titik lebur senyawa prodrug PD-KBZ-ALA paling rendah di antara ketiga senyawa prodrug yang dibuat (Aaltonen et al., 2009). Selain itu kemampuan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA memecah struktur air mengakibatkan senyawa PD-KBZ-ALA memiliki kelarutan paling besar. Faktor-faktor tersebut menyebabkan kelarutan senyawa PD-KBZ-ALA lebih besar daripada PD-KBZ-GLI dan PD-KBZ-LIS. Kelarutan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA yang besar memberikan gradien konsentrasi yang besar sehingga menjadi kekuatan pendorong dalam proses disolusi (Sinko, 2011). Peningkatan disolusi senyawa prodrug ditentukan oleh kelarutan senyawa prodrug dalam air. Sesuai dengan persamaan Noyes-Whitney maka kelarutan senyawa yang lebih besar akan menyediakan gradien konsentrasi yang besar sehingga menghasilkan kecepatan disolusi yang lebih cepat (Sinko, 2011). Senyawa prodrug terbentuk dari senyawa karbamazepin dengan gugus promoeity senyawa asam amino (GLI, ALA, atau LIS) melalui pembentukan ikatan kovalen. Senyawa prodrug dengan struktur molekul yang berbeda dari struktur molekul karbamazepin menyebabkan perubahan dalam

93 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


interaksi antar molekul. Gugus promoeity asam amino penyusun senyawa baru berperan dalam meningkatkan kelarutan dalam air. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI memiliki kelarutan lebih tinggi bermakna daripada senyawa PD-KBZ-LIS. Akan ED30 senyawa prodrug PD-KBZ-LIS memberikan peningkatan disolusi bermakna terhadap PD-KBZ-GLI. Senyawa prodrug PD-KBZ-LIS memiliki rantai samping butilamin dengan gugus NH2 ekstra sehingga memungkinkan berinteraksi dengan molekul air membentuk ikatan hidrogen. Kemampuan membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air yang lebih besar pada senyawa prodrug PD-KBZ-LIS menyebabkan disolusinya meningkat bermakna dibandingkan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI (Sinko, 2011). Tabel 5.13 Hasil Anova satu arah untuk mengetahui pengaruh jenis senyawa terhadap efisiensi disolusi selama 30 menit (ED30) dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3) Jenis senyawa KBZ PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS CF-KBZ-GLI CF-KBZ-ALA CF-KBZ-LIS Total

N 3 3 3 3 3 3 3 21

Rerata ED30 (%) ± SE 13,69 ± 0,25 a 37,90 ± 1,25 b 64,27 ± 3,35 c 53,39 ± 2,24 d 40,24 ± 2,31 b 35,84 ± 3,27 b 49,29 ± 1,80 d

Hasil

Anova Kesimpulan

F= 48,338 p= 0,000

Beda bermakna

Keterangan : abcd superscript huruf yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar kelompok

Efisiensi disolusi selama 30 menit (ED30) senyawa prodrug PD-KBZ-GLI tidak meningkat bermakna dibandingkan dengan campuran fisik CF-KBZ-GLI. Asam amino glisin merupakan gugus promoeity asam amino yang tidak memiliki rantai samping. Struktur molekul senyawa prodrug PD-KBZ-GLI tidak mampu memecah kisi kristal secara bermakna ditunjukkan dengan penurunan titik lebur yang tidak bermakna daripada KBZ. Selama proses disolusi interaksi molekul senyawa prodrug PD-KBZ-GLI dengan air tidak sebesar pada senyawa prodrug PD-KBZ-LIS atau

94 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


PD-KBZ-ALA. Oleh karena itu disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI juga tidak meningkat secara bermakna dibandingkan CF-KBZ-GLI. Hasil uji kelarutan dan uji disolusi campuran fisik memberikan fenomena yang berbeda. Fenomena berbeda antara kelarutan dengan disolusi campuran fisik karbamazepin-asam amino dikarenakan perbedaan kondisi uji kelarutan dengan uji disolusi. Uji kelarutan dilakukan dalam media air sampai diperoleh kelarutan jenuh atau terjadi kesetimbangan fase padat dengan fase terlarut selama 5 jam. Interaksi antara campuran fisik karbamazepin dengan asam amino melibatkan energi ikatan yang tidak besar, sehingga selama proses uji kelarutan KBZ dengan adanya tekanan lingkungan berupa peningkatan suhu dan pengocokan KBZ terlepas. KBZ yang lepas dalam keadaan tidak berinteraksi dengan asam amino cenderung berubah menjadi KBZ bentuk dihidrat

pada saat kesetimbangan fase padat dan fase terlarut KBZ tercapai (Bhise et

al., 2008). Peningkatan bermakna disolusi campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA atau CF-KBZ-LIS terhadap senyawa awal KBZ terjadi karena uji disolusi dilakukan dalam kondisi sink, yaitu kondisi volume media disolusi yang besar sehingga kadar zat terlarut tidak pernah mencapai kelarutan jenuhnya (Sinko, 2011). Oleh karena kelarutan jenuh tidak pernah dicapai dalam uji disolusi maka kemungkinan perubahan bentuk polimorf III menjadi bentuk dihidrat yang mempunyai kelarutan dalam air lebih rendah tidak terbentuk

(Mahalaxmi et al., 2009,;Bhise dan Rajkumar, 2008; Grzesiak et al., 2003).

Pada penelitian ini uji disolusi dilakukan selama 30 menit. Pada menit-menit awal, dalam media air atom H pada gugus amida dan atom O pada gugus karboksil KBZ dapat berinteraksi dengan gugus karboksil asam amino membentuk ikatan hidrogen. Interaksi yang terjadi antara KBZ dengan asam amino mampu meningkatkan pembasahan KBZ dan menurunkan sudut kontak KBZ dengan media air. Asam amino yang mempunyai kelarutan besar dalam air akan mampu meningkatkan pembasahan KBZ dan menurunkan sudut kontak KBZ dengan media air lebih besar pula. Asam amino lisin merupakan asam amino yang kelarutannya dalam air paling besar

95 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


dibandingkan dengan asam amino glisin dan alanin. Kelarutan asam amino glisin dalam air lebih besar dibandingkan asam amino alanin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kelarutan campuran fisik CF-KBZ-LIS meningkat bermakna dibandingkan dengan CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA. Kelarutan CF-KBZ-GLI berbeda tidak bermakna dibandingkan CF-KBZ-ALA maupun senyawa awal KBZ. Gambar 5.14 menunjukkan pada akhir uji kelarutan campuran fisik karbamazepin dengan asam amino lisin menghasilkan kristal jarum dengan ukuran paling kecil di antara senyawa uji. Ukuran partikel yang lebih kecil akan memperluas area permukaan KBZ yang kontak dengan media pelarut. Kondisi ini dapat menjelaskan peningkatan bermakna kelarutan campuran fisik CF-KBZ-LIS dibandingkan CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA maupun senyawa awal KBZ. Berdasarkan profil disolusi masing-masing senyawa uji dapat ditentukan laju disolusi (kdis) yang diperoleh dari nilai slope kurva hubungan antara waktu terhadap jumlah KBZ terlarut (Tabel 5.14 dan Lampiran 13).

Tabel 5.14 Nilai k disolusi masing-masing perlakuan Senyawa

Persamaan regresi

nilai r

slope

KBZ PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS CF-KBZ-GLI CF-KBZ-ALA CF-KBZ-LIS

y = 0,0188 x + 0,0415 y = 0,0422 x + 0,0802 y = 0,1052 x + 0,0360 y = 0,0724 x + 0,0755 y = 0,0326 x + 0,2383 y = 0,0310 x + 0,1700 y = 0,0455 x + 0,2719

0,9753 0,9871 0,9965 0,9910 0,8334 0,8944 0,8760

0,0188 0,0422 0,1052 0,0724 0,0326 0,0310 0,0455

kdisolusi (jam-1) 1,13 2,53 6,31 4,34 1,96 1,86 2,73

Laju disolusi menggambarkan kecepatan senyawa uji terlarut dalam media disolusi. Senyawa prodrug memiliki laju disolusi lebih besar daripada senyawa KBZ dan bentuk campuran fisiknya. Nilai laju disolusi PD-KBZ-ALA > PD-KBZ-LIS > PD-KBZ-GLI > CF-KBZ-LIS > CF-KBZ-GLI > CF-KBZ-ALA > KBZ. Urutan nilai laju disolusi ini berkorelasi dengan % terlarut KBZ selama 30 menit. Senyawa yang memiliki kelarutan

96 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


besar dalam media air suling, terdisolusi dengan cepat sehingga menghasilkan % terlarut yang besar pula. Tabel 5.15 Persentase KBZ terlarut dalam 30 menit dan AUC0-30 KBZ, campuran fisik, dan senyawa prodrug (n=3) Senyawa KBZ PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS CF-KBZ-GLI CF-KBZ-ALA CF-KBZ-LIS

% terlarut KBZ dalam 30' 31,40 ± 0,19 62,98 ± 1,41 101,83 ± 3,97 85,04 ± 3,74 55,71 ± 5,79 51,94 ± 4,44 68,82 ± 1,05

AUC0-30 (μg menit/mL) 410,67 ± 7,51 1137,00 ± 37,54 1928,33 ± 100,46 1601,67 ± 67,03 1207,00 ± 69,21 1075,00 ± 98,33 1478,67 ± 53,68

Tabel 5.15 menunjukkan nilai AUC0-30 masing-masing senyawa uji. Nilai AUC (area under curve) menggambarkan total obat terlarut dalam 30 menit. Nilai ED30 sebagai parameter pembanding antar senyawa uji diperoleh dari nilai AUC dibagi dengan total obat terlarut 100% selama 30 menit. Selain menentukan profil disolusi, persen KBZ terlarut dalam 30 menit juga dibandingkan nilai ED30. Nilai ED30 senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS lebih besar bermakna daripada bentuk campuran fisiknya, sedangkan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI memiliki nilai ED30 lebih kecil tidak bermakna daripada bentuk campuran fisiknya. Nilai ED30 tersebut menunjukkan laju disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI yang lebih cepat dibandingkan dengan laju disolusi campuran fisik CF-KBZ-GLI tidak diikuti dengan pelepasan senyawa prodrug yang maksimal dalam media disolusi. Hal ini menunjukkan kemampuan terdisolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI dalam media air tidak maksimal oleh karena struktur molekul senyawa baru tidak memiliki rantai samping seperti halnya pada alanin dan lisin, sedangkan pada senyawa prodrug PD-KBZ-ALA adanya gugus CH3 pada rantai samping mampu memecah struktur air sehingga meningkatkan entropi sistem dan menyebabkan jumlah terdisolusi lebih besar daripada

97 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


campuran fisiknya. Senyawa prodrug PD-KBZ-LIS memiliki struktur molekul asam amino yang memiliki gugus NH2 ekstra sehingga mampu meningkatkan jumlah KBZ yang terdisolusi dibandingkan campuran fisiknya. Dari hasil penelitian diketahui bahwa pembentukan senyawa prodrug karbamazepin asam amino mengubah struktur molekul karbamazepin. Struktur molekul yang berubah menyebabkan perubahan kisi kristal dan menurunkan titik lebur senyawa baru. Perubahan terhadap struktur molekul, energi kisi kristal dan titik lebur senyawa prodrug menyebabkan peningkatan disolusi KBZ.

5.2.6. Koefisien partisi senyawa prodrug Tahap selanjutnya adalah uji koefisien partisi terhadap senyawa prodrug. Uji koefisien partisi dilakukan terhadap senyawa KBZ dan senyawa prodrug dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 5.16, Gambar 5.18, dan Lampiran 15.

Gambar 5.18 Histogram log koefisien partisi karbamazepin dan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino dalam pelarut oktanol/air (1:1) pada suhu 37 ± 0,5 ºC Pada uji kelarutan campuran fisik menunjukkan tidak terjadi interaksi antara karbamazepin dengan asam amino oleh karena itu tidak dilakukan uji koefisien partisi

98 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


terhadap campuran fisik. Hasil uji koefisien partisi (P) senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS memperlihatkan nilai log koefisien partisi (log P) berturut turut sebesar 1,22, 1,89, dan 1,13 lebih kecil daripada nilai log P karbamazepin sebesar 2,41 (suhu 37 ± 0,5 ºC). Nilai tersebut menunjukkan bahwa ketiga senyawa prodrug yang dibuat bersifat lebih hidrofil dibandingkan senyawa awal karbamazepin. Berdasarkan Anova satu arah dilanjutkan dengan uji LSD terhadp nilai log P (α = 0,05) menunjukkan terdapat perbedaan bermakna antara nilai log P senyawa KBZ terhadap nilai log P ketiga bentuk prodrug. Nilai log P senyawa prodrug PD-KBZ-GLI berbeda tidak bermakna dibandingkan senyawa prodrug PD-KBZ-LIS (Tabel 5.16). Tabel 5.16 Hasil Anova satu arah untuk mengetahui pengaruh jenis senyawa terhadap nilai log koefisien partisi dalam pelarut oktanol/air (1:1) pada suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3) Jenis Senyawa KBZ PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS Total

N 3 3 3 3 21

Rerata log koefisien partisi ± SE 2,41 ± 0,10 c 1,22 ± 0,05 a 1,89 ± 0,04 b 1,13 ± 0,08 a

Anova Hasil Kesimpulan F = 203,76 p = 0,000

Beda bermakna

Keterangan : abc superscript yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar kelompok

Nilai log P senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS menurun bermakna dibandingkan nilai log P senyawa karbamazepin. Kondisi tersebut sesuai dengan masuknya gugus polar asam amino ke dalam struktur molekul karbamazepin menyebabkan molekul lebih larut dalam air sehingga nilai log P menjadi menurun. Perbedaan rantai samping asam amino menyebabkan perbedaan nilai log P ketiga senyawa prodrug yang dibuat. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA yang memiliki promoeity gugus asam amino alanin memiliki nilai log P lebih besar bermakna dibandingkan dengan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI maupun PD-KBZ-LIS. Sedangkan senyawa prodrug PD-KBZ-LIS dengan gugus promoeity asam amino lisin memiliki nilai log P lebih rendah tidak bermakna dibandingkan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI. Gugus

99 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


CH3 yang merupakan rantai samping dari asam amino alanin memiliki sifat lebih lipofilik dibandingkan gugus H pada asam amino glisin atau gugus butilamin (CH2)4NH2 pada asam amino lisin. Lipofilisitas gugus promoeity yang digunakan memengaruhi nilai log P senyawa prodrug yang terbentuk. Senyawa prodrug yang dibuat mengubah sifat fisikokimia, dari senyawa awal KBZ yang sukar larut dalam air namun mempunyai permeabilitas yang baik, menjadi senyawa yang lebih larut dalam air namun permeabilitasnya menurun. Di dalam tubuh, setelah bentuk prodrug melarut dalam cairan saluran pencernaan bentuk prodrug akan diubah menjadi senyawa awal karbamazepin dan asam amino. Perubahan tersebut disebabkan oleh karena terjadi pemutusan ikatan oleh enzim-enzim peptidase dalam saluran pencernaan dan dalam darah (Stella et al., 2007; Fleisher et al., 1996).

5.3. BIOAVAILABILITAS Evaluasi

bioavailabilitas

dilakukan

dengan

membandingkan

parameter

farmakokinetik KBZ, campuran fisik dan senyawa prodrug, meliputi tmaks, Cmaks dan AUC0-12. Uji bioavailabilitas dilakukan setelah mendapat sertifikat kelaikan etik dari Komisi Etik Penelitian Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Airlangga No 245 KE (Lampiran 17).

Lima ekor kelinci jantan dari jenis New Zaeland Rabbit, usia 1-1,5

tahun dengan berat badan 2 ± 0,5 kg digunakan untuk masing-masing perlakuan. Makanan diberikan setelah 3 jam senyawa uji diminumkan dan selama percobaan kondisi kelinci dipantau terhadap efek samping senyawa uji yang diberikan. Penelitian dilakukan dengan completely randomized design meliputi 7 perlakuan yaitu KBZ, PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-LIS, CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS.

5.3.1 Metode penetapan kadar karbamazepin dalam pasma darah Metode HPLC digunakan untuk penetapan kadar KBZ dalam plasma darah kelinci mengacu pada penelitian Mowafy et al., (2012) dan oleh karenanya dilakukan validasi

100 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


metode analisis sebelum digunakan untuk analisis kadar KBZ dalam plasma darah. Validasi metode analisis adalah suatu tindakan pembuktian terhadap parameter tertentu berdasarkan percobaan laboratorium untuk memberikan jaminan bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan penggunaannya (Harminta, 2004). Parameter validasi metode analisis yang dilakukan meliputi selektivitas/spesifikasi, linearitas, LOD, LOQ, akurasi dan presisi (USP Convention, 2009). Kolom fase terbalik yaitu kolom yang bersifat non polar dengan fase gerak bersifat polar dan sistem elusi isokratik yaitu sistem elusi dengan perbandingan fase gerak tetap digunakan pada metode analisis HPLC ini. Detektor Diode Array Detektor (DAD), fase diam μ-Bondapak C18 (300 X 3,9 mm i.d) dan fase gerak metanol : air (60:40) digunakan pada analisis HPLC. Percobaan dilakukan dengan tekanan pompa (P) 196 ± 5 kgf/cm2, kecepatan alir 1 mL/menit dan deteksi UV dilakukan pada λ 285 nm. Validasi metode analisis HPLC (Lampiran 18) diawali dengan penentuan selektivitas sampel yang diuji, diperoleh waktu retensi (Rt) di sekitar 5,808 untuk larutan karbamazepin dan karbamazepin dalam plasma dan diperoleh nilai resolusi (Rs) sebesar 11,75. Nilai Resolusi > 1,5 serta tidak dipengaruhi analit lain di sekitar waktu retensi. Data percobaan tersebut menunjukkan bahwa metode selektif bagi penentuan kadar karbamazepin dalam larutan dan dalam plasma kelinci. Lineritas ditentukan untuk membuktikan adanya hubungan antara kadar analit dengan respon detektor. Kurva kalibrasi dibuat dengan larutan karbamazepin pada rentang kadar 0,1 - 20 μg/mL, merupakan plot antara area puncak terhadap kadar karbamazepin. Kurva kalibrasi memberikan persamaan linearitas: y = 46229 x + 9795,3 dengan nilai koefisien korelasi (rhitung) sebesar 0,9991 (rtabel = 0,664, dengan df =7; α = 0,05). Data yang diperoleh menunjukkan hubungan linear antara kadar karbamazepin dalam plasma dengan area puncak pada rentang larutan baku. Batas deteksi alat dilakukan dengan menentukan lima kadar yang lebih kecil dari 0,1 μg/mL dan diperoleh kadar batas deteksi (LOD) sebesar 0,007 μg/mL serta batas kadar kuantitasi (LOQ) sebesar 0,02 μg/mL. Akurasi menyatakan ketepatan hasil

101 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


analisis dengan kadar analit sebenarnya dan dinyatakan sebagai % perolehan kembali (% recovery). Persen recovery dilakukan terhadap tiga kadar larutan KBZ yaitu 0,5, 4,0 dan 10 μg/mL dalam matriks plasma darah (USP Convention, 2009). Persen recovery yang diperoleh dari penentuan kadar KBZ dalam matriks plasma antara 99,41 112,59 %. Suatu metode memenuhi persyaratan akurasi bila rentang recovery antara 80 - 120 % (Harminta, 2004). Presisi ditentukan terhadap tiga kadar larutan KBZ yaitu 0,5 μg/mL, 4 μg/mL, dan 10 μg/mL masing-masing sebanyak 3 kali replikasi (USP Convention, 2009) dan diperoleh % KV antara 0,39 - 1,31 %. Data menunjukkan bahwa metode yang digunakan memenuhi persyaratan presisi yaitu KV < 2% (Harminta, 2004). Berdasarkan parameter validasi yang diperoleh, maka metode analisis HPLC memenuhi persyaratan untuk analisis sampel karbamazepin dalam matriks plasma darah sesuai kondisi tersebut di atas. Kadar KBZ dalam plasma diperoleh dengan cara menganalisis sampel plasma sesuai preparasi sampel yang dilakukan. Sampel plasma yang mengandung senyawa uji diekstraksi dengan metanol, kemudian ditambah dengan sejumlah Na EDTA sebagai antikoagulan yang dapat mengendapkan protein yang terkandung dalam plasma. Setelah disentrifus dengan kecepatan 3500 rpm selama 30 menit, supernatan disaring dan sebanyak 20 μl sampel diinjeksikan pada alat HPLC. Kadar KBZ dalam plasma setelah pemberian sampel uji dapat dilihat pada Lampiran 19.

5.3.2 Profil Bioavailabilitas Senyawa Prodrug dan Campuran fisik Kadar KBZ setelah pemberian sampel uji KBZ, campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, CF-KBZ-LIS, dan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-LIS dibuat profil bioavailabilitas yang menggambarkan kadar KBZ dalam plasma selama rentang waktu 0 sampai 12 jam (Gambar 5.19). Perbandingan profil bioavailabilitas karbamazepin, campuran fisik dan senyawa prodrug dari masing-masing asam amino menunjukkan profil yang berbeda. Senyawa karbamazepin memberikan fase absorbsi yang lambat dan waktu mencapai kadar

102 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


maksimum KBZ tercapai setelah jam ke-6 diikuti dengan fase eliminasi yang lambat. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS menunjukkan fase absorbsi lebih cepat dibandingkan bentuk campuran fisiknya maupun senyawa awal KBZ. Kondisi ini berkorelasi dengan data laju disolusi hasil penelitian yang menunjukkan peningkatan disolusi dari pembentukkan senyawa prodrug dibandingkan senyawa awal KBZ maupun campuran fisiknya. Fase absorbsi yang cepat pada senyawa prodrug mengakibatkan waktu untuk mencapai kadar maksimum KBZ dalam plasma darah semakin singkat. Profil bioavailabilitas memperlihatkan masing-masing senyawa prodrug menunjukkan percepatan waktu dalam mencapai kadar maksimum (tmaks) dan peningkatan kadar KBZ maksimum (Cmaks) dalam plasma darah dibandingkan senyawa KBZ maupun bentuk campuran fisiknya. Kadar KBZ terdisolusi yang besar dari senyawa prodrug di tempat absorbsi memberikan ketersediaan KBZ untuk diabsorbsi dalam jumlah yang lebih besar sehingga menjadi kekuatan pendorong dalam proses absorbsi dari saluran cerna menuju sirkulasi sistemik. Fase eliminasi senyawa prodrug terlihat lebih cepat dibandingkan dengan fase eliminasi KBZ dan campuran fisiknya. Fase eliminasi yang lebih cepat menunjukkan bentuk aktif KBZ dari senyawa prodrug lebih cepat dikeluarkan dalam tubuh dibandingkan KBZ dan campuran fisik. Hal ini mengindikasikan bahwa di dalam cairan plasma darah senyawa prodrug yang tidak aktif secara farmakologi dilepas dengan cepat menjadi bentuk aktif KBZ. Uji bioavailabilitas dilakukan selama 12 jam dengan 10 titik sampel pengambilan plasma darah kelinci. Periode waktu pengambilan sampel diperhitungkan terhadap fase absorbsi dan fase eliminasi dari senyawa yang diuji. Berdasarkan kurva profil bioavailabilitas senyawa uji memperlihatkan waktu pengambilan sampel bagi fase absorbsi dari masing-masing senyawa uji dapat digambarkan dengan baik, akan tetapi fase eliminasi dari masing-masing senyawa menunjukkan bahwa proses eliminasi belum terjadi secara sempurna.

103 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


B

Gambar 5.19 . Perbandingan profil bioavailabilitas KBZ, campuran fisik (CF) dan senyawa prodrug (PD) glisin (A), alanin (B), dan lisin (C) (rerata ± SE (n=5))

104 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Profil bioavailabilitas senyawa prodrug ditandai dengan fase absorbsi yang meningkat cepat dibandingkan dengan fase absorbsi senyawa KBZ. Oleh karena itu waktu untuk mencapai kadar maksimum (tmaks) senyawa prodrug lebih singkat dibandingkan senyawa awal KBZ. Gambar 5.20 menunjukkan bahwa fase absorbsi senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS memiliki profil yang lebih cepat daripada senyawa awal KBZ dan prodrug PD-KBZ-GLI. Sementara itu, fase absorbsi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI lebih cepat daripada senyawa KBZ. Fase absorbsi yang cepat pada senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS berkorelasi dengan laju disolusi yang cepat pada kedua senyawa prodrug tersebut. Urutan laju disolusi senyawa uji dalam penelitian ini berturut-turut ini adalah PD-KBZ-ALA > PD-KBZ-LIS > PD-KBZ-GLI > KBZ. Pembentukan senyawa prodrug mampu meningkatkan disolusi KBZ. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menunjukkan peningkatan disolusi paling besar dibandingkan dengan dua senyawa prodrug yang lain. Fase absorbsi yang cepat pada senyawa prodrug PD-KBZ-ALA tidak diikuti dengan kadar KBZ yang besar dalam plasma darah sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.20. Kurva profil bioavailabilitas senyawa prodrug PD-KBZ-ALA lebih rendah dibandingkan dengan senyawa PD-KBZ-LIS. Jumlah senyawa yang dapat diabsorbsi dari saluran cerna ke dalam sirkulasi sistemik dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti disolusi bahan obat, struktur molekul, permeabilitas dan adanya nutrien (Shargel et al., 2005) Perubahan struktur molekul dari senyawa awal KBZ menjadi senyawa prodrug memengaruhi proses absorbsi dalam saluran cerna. Lipofilisitas senyawa PD-KBZ-ALA yang lebih besar (log P=1,89) daripada senyawa PD-KBZ-LIS (log P=1,13) memudahkan senyawa PD-KBZ-ALA melintasi membran mukosa saluran cerna dibandingkan senyawa PD-KBZ-LIS.

105 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5.20 Profil bioavailabilitas karbamazepin dan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino (n=5)

Gambar 5.21 Profil bioavailabilitas karbamazepin dan campuran fisik karbamazepin dan asam amino (n=5)

Selain itu ukuran molekul senyawa PD-KBZ-ALA yang lebih kecil dan kelarutan senyawa yang lebih besar pada saluran cerna menjadi kekuatan pendorong senyawa

106 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


PD-KBZ-ALA masuk ke dalam sirkulasi sistemik. Mekanisme absorbsi melalui difusi pasif menyebabkan senyawa yang memiliki kelarutan besar akan diabsorbsi dengan cepat sesuai dengan yang dinyatakan dalam persamaan hukum Fick’s (persamaan 2.4) Senyawa prodrug dibuat dengan menggunakan gugus promoeity asam amino. Dalam saluran cerna, absorbsi asam amino dapat difasilitasi oleh adanya transporter (Waterbeemd dan Testa, 2009; Shargel et al., 2005). Oleh karena itu proses absorbsi senyawa prodrug yang dibuat, tidak hanya diabsorbsi melalui mekanisme difusi pasif melainkan juga melalui mekanisme difusi terfasilitasi. Mekanisme difusi terfasilitasi memungkinkan senyawa diabsorbsi tidak hanya berdasarkan jumlah yang terlarut dalam saluran cerna melainkan juga adanya transporter yang dapat menjadi jenuh. Senyawa prodrug yang diberikan secara per oral dapat diabsorbsi dalam bentuk senyawa prodrug yang di dalam plasma darah akan mengalami pemutusan ikatan menjadi senyawa induk KBZ. Kecepatan senyawa prodrug melepaskan ikatan menjadi senyawa induk akan berpengaruh terhadap kadar KBZ dalam plasma darah. Kondisi ini dapat menjelaskan kadar KBZ dalam senyawa PD-KBZ-LIS yang lebih besar daripada senyawa PD-KBZ-ALA. Perbandingan profil bioavailabilitas senyawa KBZ dengan campuran fisik karbamazepin-asam amino (Gambar 5.21) memperlihatkan fase absorbsi bentuk campuran fisik karbamazepin-asam amino lebih cepat daripada senyawa awal KBZ. Fase absorbsi yang cepat disebabkan bentuk campuran fisik karbamazepin-asam amino mampu meningkatkan disolusi KBZ secara bermakna dibandingkan senyawa awal KBZ. Laju disolusi campuran fisik CF-KBZ-LIS meningkat bermakna dibandingkan CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA maupun senyawa awal KBZ, sedangkan laju disolusi CF-KBZ-GLI meningkat tidak bermakna dibandingkan CF-KBZ-ALA. Kadar KBZ terdisolusi yang besar pada CF-KBZ-LIS memberikan laju absorbsi yang paling besar di antara campuran fisik dan senyawa awal KBZ. Profil disolusi CF-KBZ-LIS memperlihatkan kurva paling tinggi di antara campuran fisik lainnya.

107 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lumen Usus

PD

Plasma

kaPD PD

kp

D

km kaD D membran kel

URIN

Gambar 5. 22 Skema model kompartemen senyawa prodrug dalam tubuh Keterangan : PD : Prodrug karbamazepin-asam amino D : Obat (drug) karbamazepin kaPD : konstante laju absorbsi prodrug kaD : konstante laju absorbsi obat (drug) kp : konstante laju pemutusan ikatan prodrug menjadi obat dalam lumen usus km : konstante laju metabolisme bentuk prodrug menjadi obat kel : konstante laju eliminasi Model farmakokinetika prodrug dalam cairan tubuh terjadi melalui proses kompertemen digambarkan dengan skema yang ditunjukkan pada Gambar 5.22. Senyawa prodrug dalam keadaan padat digunakan secara per oral masuk ke dalam saluran cerna. Dalam lumen usus, senyawa prodrug mengalami proses disolusi dan terdispersi secara molekuler menjadi bentuk larutan. Larutan senyawa prodrug dengan

108 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


konsentrasi yang besar menjadi kekuatan pendorong proses absorbsi. Larutan senyawa prodrug mengalami absorbsi dalam saluran cerna melewati membran mukosa yang terdiri dari brush border yang mengandung enzim-enzim termasuk enzim petidase yang mampu memecah prodrug menjadi senyawa induk KBZ dan asam amino (Fleisher, et al.,1996). Senyawa induk KBZ dan senyawa prodrug diabsorbsi masuk ke dalam sirkulasi

sistemik

darah.

Senyawa

prodrug

mengalami

proses

biotransformasi/metabolisme menjadi senyawa induk KBZ dan asam amino. Senyawa induk akan didistribusikan menuju tempat aksi obat dan tahap berikutnya obat akan diekskresi melalui ginjal keluar dalam urin (Shargel et al., 2005; Stella et al., 2007). Biotransformasi senyawa prodrug menjadi obat karbamazepin (KBZ) di lumen usus ditentukan oleh nilai konstante laju pemutusan ikatan prodrug menjadi obat (kp). Kelarutan bentuk prodrug (SPD) jauh lebih besar daripada kelarutan obat karbamazepin (SD) oleh karena itu nilai konstante laju absorbsi bentuk prodrug (kaPD) jauh lebih besar dari pada nilai konstante laju absorbsi obat (KaD). Ketersediaan obat dalam tubuh setelah pemberian secara oral, dipengaruhi oleh sifat fisikokimia obat (kelarutan, disolusi dan koefisien partisi) dan faktor biologi tempat absorbsi. Laju dan besar absorbsi obat ditentukan oleh laju disolusi dibandingkan dengan laju transit melewati usus dan profil permeabilitas usus halus. Suatu obat yang memiliki laju disolusi lebih lambat daripada laju absorbsi akan diabsorbsi lebih sedikit terutama bila obat diabsorbsi pada lokasi tertentu di saluran cerna (Sinko, 2011). Berdasarkan prediksi model kompartemen Gambar 5.22 dapat dibuat persamaan untuk memprediksi kadar obat dalam masing-masing kompartemen. Kadar KBZ dalam plasma dapat dihitung dengan persamaan 5.1 di bawah ini. d [ PD ] p dt

[ PD ]P 

 k aPD [ PD ]u  k m [ PD ]P

................................... (5.1)

k aPD F [ PD ]u kmt (e  e kaPDt ) k aPD  k m

...................................(5.2)

Kadar obat karbamazepin dalam plasma dapat dihitung dengan persamaan 5.3 di

109 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


bawah ini. d [ D ]P  k m [ PD ] p  k el [ D]P dt

[ D ]P 

....................................... (5.3)

k m [ PD ]P kmt (e  e kelt ) k el  k m

........................................(5.4)

Kadar obat karbamazepin dalam urin dapat diprediksi dengan persamaan 5.5 di bawah ini.

d [ D]u  k el [ D]P dt

.....................................(5.5)

5.3.3 Parameter Farmakokinetika Senyawa Prodrug dan Campuran Fisik Dari data uji bioavalabilitas (Lampiran 19) dilakukan perhitungan parameter farmakokinetika. Parameter farmakokinetika ditentukan dengan terlebih dahulu menghitung konstante laju absorbsi (ka) dan konstante laju eliminasi (kel).

Penentuan

konstante laju absorbsi (ka) dan konstante laju eliminasi (kel) dari masing-masing perlakuan senyawa uji diperoleh dari fase absorbsi dan fase eliminasi data bioavailabiltas. Proses absorbsi dan eliminasi mengikuti kinetika orde 1, sehingga nilai ka dan kel dapat dihitung berdasarkan rumus kinetika orde 1. Plot hubungan antara log kadar KBZ dalam darah terhadap waktu dari masing-masing perlakuan menghasilkan persamaan regresi dengan suatu nilai slope. Nilai konstante laju absobsi (ka) dan konstante laju eliminasi (kel) dapat dihitung dari (k) = slope x 2,303 (Shargel et al., 2005). Haga ka dari masing-masing senyawa uji dapat dilihat pada Tabel 5.17. Pembentukan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino bertujuan untuk meningkatkan kelarutan senyawa KBZ dalam air dan setelah berada dalam tubuh prodrug diurai menjadi senyawa induk KBZ oleh enzim-enzim peptidase yang terdapat dalam saluran cerna, darah, dan jaringan yang ada dalam tubuh (Stella et al., 2007).

110 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 5.17 Nilai ka masing-masing senyawa dalam plasma darah kelinci Senyawa KBZ P KBZ-GLI P KBZ-ALA P KBZ-LIS CF KBZ-GLI CF KBZ-ALA CF KBZ-LIS

Persamaan Regresi y = 0,0855 x - 0,1232 y = 0,2053 x - 0,2158 y = 0,5600 x + 0,7100 y = 0,2174 x + 0,3338 y = 0,1318 x - 0,5070 y = 0,2102 x - 0,1491 y = 0,1918 x + 0,0902

nilai r 0,9918 1,0000 1,0000 0,9986 0,9809 0,9902 0,9716

ka (jam-1) 0,20 0,47 1,28 0,50 0,30 0,48 0,44

Kelarutan suatu obat berpengaruh terhadap disolusinya dan disolusi dapat digunakan untuk memprediksi ketersediaan hayati obat dalam tubuh (bioavailabilitas) secara in vitro (Shargel et al., 2005). Hasil uji sifat fisikokimia menunjukkan bahwa kelarutan bentuk prodrug PD-KBZ-ALA > PD-KBZ-LIS > PD-KBZ-GLI lebih besar daripada kelarutan campuran fisiknya maupun senyawa awal KBZ. Kelarutan senyawa prodrug berkorelasi dengan disolusinya, namun tidak demikian dengan campuran fisik. Pembentukan polimorf dihidrat KBZ pada campuran fisik CF-KBZ-AA yang diteliti menyebabkan kelarutannya tidak berbeda bermakna dibandingkan kelarutan senyawa awal KBZ namun adanya asam amino GLI, ALA, atau LIS mampu meningkatkan disolusinya sampai menit ke-30. Disolusi merupakan proses kinetik (bergantung pada waktu) dan menggambarkan tahap akhir pelepasan obat sebelum obat diabsorbsi dan memberikan efek farmakologi (Sinko, 2011). Senyawa yang memiliki disolusi lebih baik, akan dilepas secara sempurna sehingga menghasilkan kadar obat dalam plasma yang lebih tinggi. Oleh karena itu, disolusi dapat memengaruhi mula kerja, intensitas, dan durasi respon terapeutik dan mengendalikan keseluruhan aspek bioavailabilitas (Ansel et al., 2011). Konstante laju absorbsi (ka) berkorelasi dengan konstante laju disolusi. Data hasil penelitian menunjukkan bahwa senyawa yang memiliki disolusi besar memberikan nilai ka yang besar pula. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA memiliki nilai ka paling besar di antara senyawa yang diuji, sebanding dengan hasil kelarutan dan disolusinya. Demikian halnya terjadi pada senyawa prodrug PD-KBZ-LIS dan PD-KBZ-GLI.

111 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Dari data diketahui nilai konstante laju absorbsi (ka) senyawa prodrug > campuran fisik > KBZ. Nilai ka hasil penelitian menunjukkan bahwa kecepatan absorbsi obat masuk ke dalam sistemik dipengaruhi oleh laju disolusi senyawa secara in vitro. Ada korelasi antara konstante laju disolusi senyawa uji dengan nilai konstante laju absorbsi obat masuk ke dalam sistem sistemik. Senyawa yang memiliki laju disolusi cepat juga memiliki laju absorbsi besar. Dalam saluran cerna tersedia senyawa terlarut dalam jumlah besar bagi senyawa yang memiliki disolusi besar. Oleh karenanya tersedia gradien konsentrasi yang besar sebagai kekuatan pendorong dalam absorbsi masuk ke dalam sirkulasi sistemik, terutama bagi senyawa yang ditranspor dengan mekanisme difusi pasif (Shargel et al., 2005; Sinko, 2011). Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pembentukan senyawa prodrug selain dapat memperbaiki kelarutan dan disolusi karbamazepin juga dapat memperbaiki laju absorbsinya. Waktu paruh (t1/2) merupakan parameter farmakokinetika yang dapat digunakan untuk menggambarkan lama obat berada dalam tubuh. Waktu paruh menyatakan waktu yang dibutuhkan sehingga kadar obat dalam tubuh tinggal separuhnya. Hasil penelitian dalam Tabel 5.18 dapat diketahui bahwa t1/2 ditentukan oleh nilai konstante laju eliminasinya (kel). Semakin besar nilai kel maka semakin kecil atau semakin singkat obat berada dalam tubuh (Shargel et al., 2005). Data menunjukkan bahwa KBZ dan campuran fisik memiliki nilai kel kurang lebih sama. Hal ini dikarenakan dalam cairan tubuh campuran fisik akan terdisosiasi menjadi senyawa awal KBZ dan asam amino. Campuran fisik dalam tubuh akan dieliminasi sesuai dengan senyawa induk KBZ, sehingga menghasilkan nilai kel dan waktu paruh yang tidak berbeda. Sebaliknya senyawa prodrug dalam cairan tubuh memiliki struktur molekul yang berbeda dari struktur molekul KBZ. Oleh karenanya nilai kel juga berbeda dan dari data diketahui nilai kel senyawa prodrug lebih besar daripada nilai kel KBZ. Waktu mencapai kadar maksimum obat dalam darah dinyatakan dengan tmaks. nilai tmaks dapat dihitung dari persamaan 5.2.

112 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


tmaks =

ln( ka / k ) ka  k

........................................... (5.2)

Waktu mencapai kadar maksimum, tmaks bergantung pada konstante laju absorbsi (ka) dan konstante laju eliminasi (kel). Absorbsi tercepat akan mengakibatkan waktu untuk mencapai kadar puncak dalam plasma (tmaks) menjadi lebih pendek (Shargel et al., 2005). Tabel 5.19 memperlihatkan nilai tmaks senyawa prodrug PD-KBZ-ALA yang memiliki nilai ka paling besar menunjukkan nilai tmaks paling pendek. Waktu mencapai kadar maksimum, tmaks senyawa prodrug lebih cepat dibandingkan senyawa awal KBZ maupun campuran fisik. Tabel 5.18 Nilai kel masing-masing perlakuan dalam plasma darah kelinci kel Senyawa Persamaan regresi nilai r (jam-1) KBZ y = 0,0579 x + 0,8240 0,9948 0,13 P KBZ-GLI y = 0,1679 x + 1,2418 0,9999 0,38 P KBZ-ALA y = 0,1001 x + 0,7476 0,9796 0,23 P KBZ-LIS y = 0,1073 x + 0,9972 0,9862 0,25 CF KBZ-GLI y = 0,0513 x + 0,4937 0,9766 0,12 CF KBZ-ALA y = 0,0542 x + 0,5661 0,9509 0,12 CF KBZ-LIS y = 0,0558 x + 0,9533 0,9466 0,13

t1/2 (jam) 5,33 1,82 3,01 2,77 5,78 5,78 5,33

Tabel 5.19 Hasil perhitungan k absorbsi (ka), k eliminasi (kel) dan tmaks dari masing-masing senyawa dalam plasma darah kelinci Senyawa ka (jam-1) kel (jam-1) tmaks (jam) KBZ 0,20 0,13 6,14 P KBZ-GLI 0,47 0,38 2,18 P KBZ-ALA 1,28 0,23 1,63 P KBZ-LIS 0,50 0,25 2,77 CF KBZ-GLI 0,30 0,12 5,09 CF KBZ-ALA 0,48 0,12 3,85 CF KBZ-LIS 0,44 0,13 3,93 Karbamazepin menunjukkan nilai tmaks paling lama dibandingkan bentuk senyawa prodrug maupun campuran fisik. Fakta ini memperkuat pendapat bahwa senyawa obat

113 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


yang memiliki kelarutan dalam air kecil, maka laju disolusi akan merupakan tahap penentu kecepatan ketersediaan hayati obat dalam tubuh (Shargel et al., 2005). Waktu mencapai kadar puncak yang lebih singkat pada senyawa prodrug akan memberikan dampak terhadap mula kerja obat (onset of action) yang lebih cepat dibandingkan senyawa awal KBZ maupun campuran fisik (Ansel, 2011).

Tabel 5.20 Parameter farmakokinetika (tmaks, Cmaks, dan AUC0-12 ) dari masing-masing senyawa dalam plasma darah kelinci AUC0-12 (μg jam/mL) Senyawa tmaks (jam) Cmaks (μg/mL) KBZ 6,14 2,56 20,59 P KBZ-GLI 2,18 1,62 15,47 P KBZ-ALA 1,63 4,38 21,99 P KBZ-LIS 2,77 6,75 34,48 CF KBZ-GLI 5,09 1,38 11,88 CF KBZ-ALA 3,85 2,04 18,08 CF KBZ-LIS 3,93 4,85 37,31 Kadar puncak dalam plasma, Cmaks adalah kadar obat maksimum dalam plasma setelah pemakaian obat secara oral. Cmaks merupakan petunjuk bahwa obat diabsorbsi dalam jumlah cukup untuk memberikan respon terapeutik. Untuk mencapai kadar puncak dalam plasma melibatkan proses absorbsi dan eliminasi. Kadar puncak dalam plasma (Cmaks) senyawa uji dapat dilihat pada Tabel 5.21, menunjukkan bahwa senyawa prodrug PD-KBZ-LIS memberikan kadar paling tinggi sebesar 6,77 μg/mL. Uji Kruskal-Wallis untuk membandingkan Cmaks senyawa uji dapat dilihat pada Tabel 5.21. Hasil menunjukkan bahwa Cmaks senyawa prodrug meningkat tidak bermakna dibandingkan senyawa KBZ maupun campuran fisiknya. Nilai Cmaks menunjukkan pembentukan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-LIS dan PD-KBZ-ALA dapat meningkatkan kadar puncak KBZ dalam plasma tidak bermakna dibandingkan KBZ maupun campuran fisiknya. Hasil penelitian terhadap hewan coba kelinci menunjukkan Cmaks senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS sebesar 4,38 - 6,77 μg/mL dicapai pada saat jam ke 1,63 dan 2,77. Untuk mengetahui efektivitas senyawa uji, maka dilakukan uji Kruskal-Wallis dilanjutkan dengan Mann Whitney terhadap kadar KBZ dalam plasma

114 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


saat 2 jam dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 5.22 dan Tabel 5.23. Tabel 5.21 Hasil uji Kruskal Wallis dan Mann-Whitney untuk mengetahui pengaruh jenis senyawa terhadap kadar maksimal KBZ dalam plasma darah kelinci Jenis sistem N Rerata kadar KBZ Kruskal-Wallis (μg/mL) ± SE Hasil Kesimpulan KBZ 5 2,59 ± 0,52 PD-KBZ-GLI 5 2,88 ± 0,46 PD-KBZ-ALA 5 4,38 ± 3,60 Χ2 = 8,245 PD-KBZ-LIS 5 6,77 ± 3,45 p= 0,221 Beda tidak CF-KBZ-GI 5 1,49 ± 0,24 bermakna CF-KBZ-ALA 5 2,06 ± 0,60 CF-KBZ-LIS 5 4,90 ± 1,65 Total 35 Hasil uji Mann-Whitney kadar KBZ setelah pemakaian 2 jam menunjukkan bahwa senyawa prodrug PD-KBZ-LIS memberikan kadar meningkat bermakna dibandingkan KBZ, namun memberikan kadar meningkat tidak bermakna dibandingkan campuran fisik CF-KBZ-LIS. Hal ini menunjukkan bahwa pembentukan senyawa prodrug PD-KBZ-LIS tidak hanya mampu meningkatkan kelarutan maupun disolusi melainkan mampu meningkatkan bioavailabilitas KBZ.

Tabel 5.22 Hasil Uji Kruskal Wallis dan Mann-Whitney untuk mengetahui pengaruh jenis senyawa terhadap C2jam KBZ dalam plasma darah kelinci Jenis sistem

N

KBZ PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS CF-KBZ-GI CF-KBZ-ALA CF-KBZ-LIS Total

5 5 5 5 5 5 5 35

Rerata kadar KBZ (μg/mL) ± SE 1,11 ± 0,23 a 1,56 ± 0,51 a 3,63 ± 2,64 a 6,65 ± 3,54 b 0,75 ± 0,23 a 1,84 ± 0,56 a 2,79 ± 1,30 a

Kruskal Wallis Hasil Kesimpulan

Χ2 = 9,318 p= 0,156

Beda tidak bermakna

Keterangan: superscript yang sama menunjukkan hasil uji Mann-Whitney dengan p > 0,05

115 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 5.23 Hasil Uji Mann-Whitney untuk mengetahui perubahan kadar KBZ dalam plasma setelah pemakaian senyawa uji 2 jam NO

Kelompok yang diuji a b KBZ PD-KBZ-GLI KBZ PD-KBZ-ALA KBZ PD-KBZ-LIS KBZ CF-KBZ-GLI KBZ CF-KBZ-ALA KBZ CF-KBZ-LIS PD-KBZ-GLI CF-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA CF-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS CF-KBZ-LIS

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Hasil Z=-0,522 p=0,602 Z=-0,104 p=0,917 Z=-1,984 p=0,047 Z=-1,149 p=0,251 Z=-1,149 p=0,251 Z=-1,149 p=0,251 Z=-1,149 p=0,251 Z=-0,522 p=0,602 Z=-1,149 p=0,251

Mann Whitney

Kesimpulan Beda tidak bermakna Beda tidak bermakna Beda bermakna Beda tidak bermakna Beda tidak bermakna Beda tidak bermakna Beda tidak bermakna Beda tidak bermakna Beda tidak bermakna

Proses absorbsi selain dipengaruhi oleh sifat fisikokimia obat juga dipengaruhi faktor biologis tempat absorbsi. Sifat fisikokimia obat yang berperan utamanya adalah kelarutan dan lipofilisitas (Shargel et al., 2005). Kelarutan dan disolusi berpengaruh terhadap jumlah obat yang melarut pada tempat absorbsi. Bila mekanisme absorbsi merupakan proses difusi pasif, maka senyawa yang melarut dengan jumlah lebih besar akan memberikan gradien konsentrasi yang besar pada kadar obat yang masuk ke dalam sirkulasi sistemik. Gradien konsentrasi yang besar itu berperan terhadap tenaga pendorong absorbsi obat dalam sirkulasi sistemik, sehingga diperoleh kadar obat dalam plasma lebih besar (Shargel et al., 200512). Lipofilisitas secara in vitro dapat diprediksi dengan menentukan koefisien partisi senyawa obat. Bentuk prodrug merupakan senyawa yang aktif setelah masuk dalam tubuh karena mengalami proses pemutusan ikatan secara enzimatis menjadi senyawa induk. Senyawa prodrug yang diberikan pada hewan coba akan mengalami pemutusan ikatan secara enzimatis oleh enzim peptidase yang terdapat pada sepanjang saluran cerna, darah dan jaringan lain menjadi senyawa induk KBZ dan asam amino yang berperan sebagai promoeity (Stella et al., 2007). Faktor biologis yang memengaruhi proses absorbsi seperti struktur saluran cerna, motilitas saluran cerna, waktu pengosongan lambung dan kecepatan aliran darah sangat bervariasi pada setiap individu. Hewan coba kelinci yang digunakan pada percobaan ini dapat diminimalkan pengaruh faktor biologisnya dengan cara dibatasi persyaratan terhadap usia, jenis kelamin, jenis kelinci, berat badan dan makanan yang diberikan.

116 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Selain faktor-faktor tersebut adanya nutrien dalam saluran cerna juga akan memengaruhi proses absorbsi. Penelitian Hecker et al. (2003) menunjukkan bahwa, senyawa prodrug cephalosporin yang dibuat dengan gugus promoeity asam amino mengalami pemutusan ikatan menjadi senyawa induk dalam plasma darah. Kecepatan pemutusan ikatan senyawa prodrug cephalosporin dengan gugus promoeity asam amino rantai lebih panjang terjadi lebih cepat daripada asam amino rantai pendek. Senyawa prodrug PD-KBZ-LIS dengan rantai samping gugus (CH2)4NH2 memiliki rantai samping lebih panjang daripada senyawa PD-KBZ-ALA dengan rantai samping CH3. Fenomena Cmaks dan AUC0-12 senyawa PD-KBZ-LIS yang lebih besar daripada senyawa PD-KBZ-ALA dapat dihubungkan dengan kecepatan pemutusan senyawa prodrug dalam plasma darah. Untuk itu diperlukan penelitian berkaitan dengan kecepatan pemutusan ikatan senyawa prodrug secara enzimatis dan kimiawi. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA memiliki struktur molekul yang lebih kecil daripada senyawa PD-KBZ-LIS dan nilai koefisien partisi yang lebih besar bermakna (1,89) daripada senyawa PD-KBZ-LIS (1,13). Struktur molekul yang lebih kecil dan lipofilisitas yang lebih baik memungkinkan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA diabsorbsi dalam jumlah lebih banyak dalam bentuk senyawa prodrug. Pemutusan ikatan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menjadi senyawa induk KBZ lebih banyak terjadi dalam plasma darah. Pemutusan ikatan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menjadi senyawa induk KBZ dalam darah memerlukan waktu lebih lama dibandingkan pemutusan ikatan senyawa prodrug PD-KBZ-LIS. Oleh karena itu kadar KBZ dalam plasma darah dari senyawa prodrug PD-KBZ-ALA lebih rendah daripada senyawa prodrug PD-KBZ-LIS. Area under curve (AUC) menyatakan ukuran dari jumlah bioavailabilitas suatu obat. AUC mencerminkan total obat aktif yang diabsorbsi mencapai sirkulasi sistemik. nilai AUC dipengaruhi oleh dosis yang diberikan, dalam penelitian ini besar dosis yang diberikan antar perlakuan dibuat sama yaitu sebesar 0,5 mol (setara 120 mg KBZ). Profil bioavailabilitas yang diperoleh dalam penelitian ini menunjukkan fase eliminasi dari masing-masing senyawa belum berlangsung dengan sempurna. Oleh karena itu data AUC yang disajikan sampai jam ke-12 belum mampu menggambarkan jumlah total obat yang ada dalam plasma darah setelah pemberian secara per oral. Tabel 5.23. menunjukkan nilai AUC0-12 dari masing-masing perlakuan. Data yang

117 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


diperoleh menunjukkan

nilai

AUC0-12

senyawa

prodrug

PD-KBZ-ALA dan

PD-KBZ-LIS lebih besar daripada nilai AUC0-12 KBZ. Nilai AUC0-12 senyawa prodrug PD-KBZ-GLI lebih kecil daripada nilai AUC0-12 KBZ, meskipun diketahui bahwa nilai ka senyawa prodrug PD-KBZ-GLI lebih besar daripada KBZ. Demikian juga terjadi pada campuran fisik CF-KBZ-GLI memiliki nilai AUC0-12 lebih kecil daripada KBZ dan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI. Peningkatan kelarutan dalam air senyawa prodrug PD-KBZ-GLI

yang

kemudian

berdampak

terhadap

peningkatan

disolusinya,

memberikan kadar KBZ yang lebih besar di tempat absorbsi. Fenomena ini menunjukkan bahwa meskipun kecepatan absorbsi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI besar namun tidak diikuti dengan kadar KBZ dalam plasma darah yang besar pula. Kecepatan absorbsi senyawa obat ditentukan oleh jumlah obat di tempat absorbsi, namun tidak menggambarkan jumlah obat yang diabsorbsi. Hal ini terlihat pada kadar Cmaks campuran fisik CF-KBZ-GLI maupun senyawa prodrug PD-KBZ-GLI yang lebih rendah daripada semua senyawa yang diuji. Uji bioavalabilitas secara keseluruhan terhadap senyawa prodrug menunjukkan bahwa laju disolusi merupakan karakteristik fisikokimia penentu absorbsi. Pembentukan prodrug mampu meningkatkan laju disolusi KBZ dibandingkan senyawa awal KBZ maupun campuran fisik. Laju disolusi yang meningkat mampu memberikan jumlah KBZ terlarut yang besar di tempat absorbsi sehingga merupakan tenaga pendorong bagi absorbsi KBZ masuk ke dalam sirkulasi sistemik. Pemilihan asam amino yang digunakan sebagai promoeity perlu dipertimbangkan, tidak hanya mampu meningkatkan kelarutan senyawa obat tetapi harus dipertimbangkan pengaruhnya terhadap proses absorbsi. Berdasarkan hasil uji sifat fisikokimia (kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi) dan uji bioavailabilitas (tmaks, Cmaks, dan AUC0-12) di antara ketiga senyawa prodrug yang dibuat maka senyawa prodrug PD-KBZ-LIS merupakan senyawa yang dipilih untuk dikembangkan lebih lanjut.

118 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


5.4. TEMUAN BARU DARI PENELITIAN YANG DILAKUKAN Temuan baru dari penelitian yang telah dilakukan adalah pembentukan senyawa prodrug dari senyawa awal karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino alanin dan lisin membentuk senyawa baru PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS mampu meningkatkan kelarutan karbamazepin sehingga mampu mempercepat waktu untuk mencapai kadar maksimum (tmaks) dan meningkatkan kadar maksimum (Cmaks) karbamazepin dalam plasma darah.

119 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan: 1. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS dapat dibuat dari senyawa awal KBZ. 2. Senyawa prodrug memperbaiki sifat fisikokimia senyawa KBZ dengan meningkatkan KBZ yang terlarut dalam senyawa prodrug sebesar 533,44 - 748,38 μg/mL, kelarutan tersebut meningkat dibandingkan kelarutan KBZ yaitu sebesar 278,62 μg/mL; meningkatkan efisiensi disolusi (ED30) KBZ dalam senyawa prodrug sebesar 37,90 - 64,27 %, ED30 tersebut lebih besar dibandingkan senyawa KBZ yaitu sebesar 13,69 %; dan nilai log koefisien partisi senyawa prodrug diperoleh sebesar 1,13 - 1,89, nilai tersebut lebih rendah dibandingkan senyawa awal KBZ sebesar yaitu 2,41. 3. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS memperbaiki bioavailabilitas senyawa awal KBZ dengan mempersingkat tmaks KBZ dalam senyawa prodrug sebesar 1,63 - 2,77 jam, nilai tmaks tersebut lebih singkat dibandingkan senyawa awal KBZ yaitu sebesar 6,14 jam; meningkatkan nilai Cmaks KBZ dalam senyawa prodrug sebesar 4,38 - 6,75 μg/mL, nilai Cmaks tersebut lebih besar dibandingkan senyawa awal KBZ yaitu sebesar 2,56 μg/mL; dan meningkatkan nilai AUC0-12 KBZ dalam senyawa sebesar 21,99 - 34,48 μg jam/mL, nilai AUC0-12 tersebut lebih besar dibandingkan senyawa awal KBZ sebesar yaitu 20,59 μg jam/mL. 4. Senyawa prodrug PD-KBZ-LIS merupakan senyawa terpilih untuk dikembangkan menjadi bahan baku alternatif yang mampu memperbaiki kelarutan dan bioavailabilitas KBZ.

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


6.2 SARAN Untuk menjelaskan fenomena enzimatis senyawa prodrug di dalam tubuh perlu dilakukan uji kecepatan pemutusan ikatan senyawa prodrug secara kimiawi dan enzimatis. Demikian pula dengan stabilitas senyawa prodrug yang diperoleh agar dapat dikembangkan menjadi bahan baku alternatif karbamazepin yang mampu dibuat menjadi bentuk sediaan farmasi yang aman, efektif, dan berkualitas.

121 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


DAFTAR PUSTAKA Aaltonen J, Alleso M, Mirza S, Koradia V, Gordon KC, Rantanen J, 2009. Solid form screening – A review, Eur J. Pharm. and Biopharm, 71: 23-37. AIST, IR Spectrum: Carbamazepine. [Internet sitasi 2 Juni 2006]. Didapat dari: http://www.aist.go.jp. Ali W, Badawi AA, Mahdy MA, Hanan ME, 2013. Formulation and Evaluation of Carbamazepine 200 mg Immediate Release Tablets Using Polyethylene Glycol 6000, Int J Pharm Pharm Sci 5 (1) : 114-119. Amidon GL, Lennernas H, Shah VP, Crison, JR, 1995. A theoretical basis for a biopharmaceutic drug classification: the correlation of in vitro drug product dissolution and in vivo bioavailability. Pharm Res, 12: 413-420. Ansel HC, Popovich NG, Allen LV, 2011. Pharmaceutical Dosage Form and Drug Delivery System, 9 th ed., Malvern : Williams & Wilkins, 104. Askenazi DJ, 2004. Management of a severe carbamazepine overdose using albuminenhanced continous venous hemodyalysis, Pediatric, 113 (2): 406-409. Aulton ME, 1988. Pharmaceutics, The Science of Dosage Form Design, International Student Edition, Churchill Livingstone, Edinburg, London. Avis KA, Lachman L, Lieberman HA, 1992. Pharmaceutical Dosage Form : Parenteral Medication, Volume 1, 2nd Ed, Marcel Dekker Inc, New York. Benoiton NL, 2006. Chemistry of Peptide Synthesis, CRC Press, New York, 12-13, 30-31, 197-198. Bhise SB and Rajkumar M, 2008. Effect of HPMC on solubility and Dissolution of Carbamazepine Form III in Simulated Gastrointestinal Fluids, Asian J. Pharm, 2: 3842 Blagden N, Matas M, Gavan PT, York P, 2007. Crystal engineering of active pharmaceutical ingredients to improve solubility and dissolution rates, Adv. Drug Dev. Rev., 59: 617-630. Bosselmann S and William III RO, 2012. Route-specific challanges in delivery of poorlywater soluble drugs in Formulating Poorly Water Soluble Drugs, Springer, New York, 1-22.

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Bley H, Fussnegger B, Bodmeier R, 2010, Characterization and stability of solid dispersions based on PEG.polymer blends, Int. J Pharm., 390: 165-173. Budavari, 2001, The Merc Index, 13th Ed., Whitehouse Station, NJ: Merck Research Laboratories of Merck & Co, Inc, New Jersey, 1784. Carino SR, Speery DC, Hawley M, 2006. Relative Bioavailability Estimation of Carbamazepine Crystal Forms Using an Artificial Stomach-Duodenum Model, J. Pharm. Sci., 95 (1): 118-125. Chen XQ, Antman MD, Gessenberg C, Gudmandsson OS, 2006. Discovery Pharmaceutics, Challenges & Opportunities, AAPS Journal, 2: E 402-E408. Chieng N, Aaltonen J, Saville D, Rades T, 2009. Physical characterization and stability of amorphous indomethacin and ranitidine hydrochloride binary systems prepared by mechanical activation, Eur J. Pharm. and Biopharm, 71: 47-54. Craig DQM, and Reading M, 2007. Thermal Analysis of Pharmaceticals. CRC Press Tayloor and Francis Group, New York, 1-22. Dahan A, Miller JM and Amidon GL, 2009. Prediction of Solubility and Permeability Class Membership : Provisional BCS Classification of the World’s Top Oral Drugs, AAPS J., 4: 740-746. Departemen Kesehatan Republik Indonesia, 1995. Farmakope Indonesia, edisi IV, Departemen Kesehatan Republik Indonesia, Jakarta, 989-992. Deshmukh M, Shaop, Kutscher HL, Gao D, Sinko PJ, 2010. A series of α-amino acid Ester Prodrugs of Camphothecin : In Vitro Hydrolysis and A 549 Human Long Carcinoma Cell Cytotoxicity, J. Med Chem, 53(3): 1038-1047. Desh Raj S, Amit JA, Amit T, 2011. Solubilization of Poorly Soluble Drugs : A Review, IJPSR, II(I): 91-99. Dressman J, 2007. Drug Solubility : How to measure it, how to improve it, Adv. Drug Dev. Rev., 59: 531-532. Faller B and Ertl P, 2007. Computational approaches to determine drug solubility, Adv. Drug Deliv. Rev., 59 (7):533-545. Fessenden RJ and Fessenden JS, 1982. Kimia Organik, Edisi 2, Terjemahan Pudjaatmaka, Erlangga Press, Jakarta, 146-149, 383-394. Fleisher D, Bong R, Steward BH, 1996. Improved oral drug delivery : solubility limitations overcome by the use of prodrugs. Adv. Drug Dev. Rev., 19: 115-130.

123 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Florence AT and Attwood D, 2006. Physicochemical Principles of Pharmacy, 4th Ed, Pharmacetical Press, London, 56-91, 140-176. Gibson M, 2004. Pharmaceutical Preformulation and Formulation : A Practical Guide from Candidate Drug Selection to Commercial Dosage Form, Interpharm/CRC, Florida, 21-88. Guarino VR, Karunaratne V and Stella VJ, 2007. Sulfenamides as prodrugs of NH-acidic compounds : A new prodrug option for the amide bond, Bioorg. Med. Chem. Lett., 17: 4910-4913. Grzesiak, Adam L, Lang, Meidong, Kim, Kibum, Matzger, and Adam J, 2003. Comparison of the Four Anhydrous Polymorphs of Carbamazepine and the Crystal Structure of Form I, J. Pharm. Sci., 92: 2260–2271. Han HK, 2000. Targeted Prodrug Design to Optimize Drug Delivery, AAPS Pharm., 2(1): 1-11. Harris RK, Ghi PY, Puschmann H, Apperley DC, Griesser UJ, Hammond RB, Ma C, Roberts KJ, Pearce GJ, Yates JR, and Pickard CJ, 2005. Structural Studies of the Polymorphs of Carbamazepine, its Dihydrate and Two Solvates, Org Pro Res and Dev, 9: 902-910. Harminta, 2004. Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara Perhitungannya, Majalah Ilmu Kefarmasian, I (6): 117-133. Hecker JH, Calkins T, Price ME, Huie K, Chen S, Glinka TW, and Dudley MN, 2003. Prodrugs of Cephalosporin RWJ-333441 (MC-04,546) with Improved Aqueous Solubility, J Antimicrob Agents Chemother, 6: 2043-2046. Hemenway JN, Jarho P, Henri JT, Nair SK, Vandervelde D, Georg GI, and Stella VJ, 2010. Preparation and Physichochemical Characterization of Novel Water-Soluble Prodrug of Carbamazepine, J Pharm Sci, 4: 1810-1825. Horter D and Dressman JB, 2001. Influence of physicochemical properties on dissolution of drugs in the gastrointestinal tract. Adv. Drug Dev. Rev., 46: 75-87. Husniati, 2008. Sintesis Senyawa Analog UK-3A : 3-Hidroksi-N-Oktil Pikolinamida, 2Hidroksi-N-Fenil-Benzamida, 3-Hidroksi-N-Fenilpikolinamida, dan 2-Hidroksi-NOktilbenzamida dan Uji Bioaktivitas Secara In Vitro Terhadap Sel Kanker Murine Leukemia P-388, Tesis, Universitas Indonesia. Isadiartuti D, Soemartina and Widyastuti N, 2009, The Formation of Inclusion Complex of Carbamazepine-hydroxypropyl-β-cyclodextrin, poster presented to the Joint conference 2nd Unair-USM, Surabaya, Indonesia.

124 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Jalali MB, Mohajjel N, Valizadeh H, Hanaee J, Jalali AB, Adibkia K, Anoush M, Sistanizad M, 2006, Evaluation in vitro-in vivo correlation and anticonvulsive effect of carbamazepine after cogrinding with microcrystalline cellulose, J Pharm. Pharmaceut. Sci, 3: 307-316. Javadzadeh Y, Mohammadi A, and Khoei NS, 2009. Improvement of physicomechanical properties of carbamazepine by recrystallization at different pH values, Acta Pharm. 59: 187–197. Kawabata Y, Wada K, Nakatani M, Yamada S, and Onoune S, 2011. Formulation design for poorly water-soluble drugs based on biopharmaceutics classification system : Basic approaches and practical applications. Int J. Pharm., 420: 1-10. Kipourus K, Kachrimanis K, Nikolakakis L, Tserki, V, and Malamataris, S, 2006. Simulataneous Quantification of Carbamazepine Crystal Forms in Ternery Mixtures (I, III, and IV) by Diffuse Reflectance FTIR Spectroscopy (DRIFTS) and Multivariate Calibration, J Pharm Sci, 95 (11): 2419-2431. Kobayashi Y, Ito S, Itai S, and Yamamoto K, 2000. Physichochemical properties and bioavailability of carbamazepine polymorphs and dihydrates, Int. J. Pharm., 193: 137-146. Koester LS, Bertual JB, Groch KR, Xavier CR, Moellerke R, Mayorga P, Costa DT, and Bassani VL, 2004. Bioavailability of carbamazepine : β-cyclodextrin complex in beagle dogs from hydroxylpropylmethylsellulose matrix tablets, Eur. J. Pharm. Sci, 22: 201-207. Liu R, 2000. Water Insoluble Drug Formulation, CRC Press, New York, 65-110, 427-454. Lobenberg R and Amidon GL, 2000. Modern bioavailability, bioequivalence and biopharmacutics classification system. New scientitific approaches to International regulatory standards. Eur. J. Pharm. Biopharm, 50: 3-12. Lund W, 1994. The Pharmaceutical Codex : Principles and Practice of Pharmaceutics, Twelfth Ed, Pharmaceutical Press, London, 774-777. Mahalaxmi R, Ravikumar, Pandey1 S and Shirwaikar A, 2009. Effect of Recrystallization on Size, Shape, Polymorph and Dissolution of Carbamazepine, Int. J. of PharmTech Res, 1 (3): 725-732. Masubuchi Y, 2001. Differential selectivity in carbamazepine-induced inactivation of cytochrome P 450 enzymes in rat and human liver, Arch. Toxicol, 75: 538-543.

125 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Mc Namara and James O, 2001. Drugs Effective in The Therapy of The Epilepsies In : Hardman, Joel G., Limbird, Lee. E., (Ed), Goodman & Gilman’s : The Pharmacological Basis of Therapeutics, 10th Ed, McGraw-Hill Co. Inc, Toronto, 533-534. Meyer MC, Straugan AB, Jarvi EJ, Wood GC, Pelser FR, Shan VP, 1992. The bioinequivalence of carbamazepine tablets with a history of clinical failures, Pharm Res., 9(12): 1612-1616. Moffat, Anthony C, Osselton, David and Brian W, 2004. Clarke’s Analysis of drug and Poisons, 3rd, Ed Vol II, Pharmaceutical Press, London, 747-749. Mohanachandran PS, Sindhumol PG and Kiran TS, 2010. Enhancement Of Solubility And Dissolution Rate: An Overview, Pharmacie Globale, 1(4): 1-10. Mowafy HM, Alanazi FK, Maghraby GME, 2012. Development and validation of an HPLC-UV method for the quantification of carbamazepine in rabbit plasma, Saudi Pharm J., 20: 29-34. Muller CE, 2009. Prodrug Approaches for Enhancing the Bioavailability of Drugs with Low Solubility, Chemistry & Biodiversity, 6: 2071-2083. Murry MJ, 2008. Organic Chemistry, 7th Ed. Thomson Brooks, Hill Valley, 1016-1047. O'Neil MJ, 2006. The Merck Index : An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 14th Ed, Merc & Co Inc, New Jersey, 473-474. Pavia, DL, Lamphman GM and Kriz GS, 1979. Introduction to Spectroscopy : A Guide for Students of Organic Chemistry, Saunders College Publishing, Philadelphia, 225- 285. Pearce RE, Vakkalagadda and Leeder JS, 2002. Pathways of Carbamazepine Bioactivation in Vitro I. Characterization of Human Cytochromes P450 Responsible for Formation of 2- and 3-Hydroxylated Metabolites, Drug Met and Disp, 30(11): 1170-1179. Prajapati, Tejal, Patel and Priyal, 2010. Influence of different solvents on crystal property and solubility characteristics of Carbamazapine. Int J.PharmTech Res, 2(2): 16151624. Qiao N, Li M, Schlindwein W, Malek N, Davis A and trappit G, 2011. Pharmaceutical Cocrystals: An overview, Int. J. Pharm., 419: 1-11. Rahman Z, Agarabi C, Zidan, Ahmed S, Khan SR, and Mansoor A, 2011. Physicomechanical and Stability Evaluation of Carbamazepine Cocrystal with Nicotinamide, AAPS PharmSciTech, 12 (2): 693-704.

126 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Rane Y, Mashru R, Sankalia M and Sankalia J, 2007. Effect of Hydrophilic Polymers on Dissolution Enhancement of Carbamazepine Solid Dispersions Studied Using Response Surface Methodology, AAPS PharmSciTech, 2: E 1 –E 11. Rautioa J, Laine K, Gynther M, and Souvolainen J, 2008. Prodrug Approches for CNS Delivery, AAPS Journal, 1: 92-102. Rautiob J, Kumpulainen H, Heimbach T, Oliyai R, Oh D, Jarvinen T, and Savolainen J, 2008. Prodrugs : design and clinical applications, Nature, 7: 255-270. Roche EB, 1987. Bioreversible Carriers in Drug Design, Theory and Application, Pergamon Press, New York. Rogers SJ and Cavazos JE, 2008. Epilepsy in Pharmacotherapy pathophysiologic approach (Dipiro J.T Ed), 7th Ed, Mc. Graw Hill Co. Inc, Toronto, 927-952. Rustichelli C, Gamberini G, Ferioli V, Gamberini MC, Ficarra R and Tommasini S, 2000. Solid-state study of polymorphic drugs: carbamazepine. J Pharm and Biomed Anal., 23(1): 41-54. Santos CR, Capela R, Pereira CSGP, Valente E, Gouveia L, Pannecouque C, Clerq ED, Moreira R and Gomes P, 2009. Structure-activity relationships for dipeptide prodrugs of acyclovir : Implications for prodrug design, Eur. J. Med. Chem, 44: 2239-2346. Savolainen M, Kogermann K, Heinz A, Aaaltonen J, Peltonen L, Strachan C and Yliruusi J, 2009., Better understanding of dissolution behavior of amorphous drugs by in situ solid state analysis using Raman spectroscopy, Eur J. Pharm. and Biopharm, 71: 7179. Šehić, Selma. 2008. Investigation of Variability of Primary Materials on the Intrinsic Dissolution Behavior of Carbamazepine, Dissertation, University of Basel Switzerland. Shargel L, Wu-Pong S and Yu ABC, 2005. Applied Biopharmaceutics and Pharmacokinetics, 5th Ed. , The McGraw Hill Companies, Boston, 371-391, 411418. Sinko P and Singhy, 2011. Martin’s Physical Pharmacy and Pharmaceutical Sciences : Physical Chemical and Biopharmaceutics Principles in the Pharmaceutical Sciences, 6th Ed, Lippincott Wiliams & Wilkins. Shikhar A., Mommana MM, Gupta SS, Squilante E, 2011. Formulation development of Carbamazepine-Nicotinamide co-crystals complexed with γ-cyclodextrin using supercritical fluid process, J.supercrit Fluids, 55(3): 1070-1078.

127 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


SII

Nanotech, DSC Meusurement of Pharmaceuticals-Crystal Polymorphs Crystallinity, URL. http//www.sint.com, diakses tanggal 2 April 2013.

and

Stella VJ, 1995. A Case for Prodrugs : Fosphenytoin, Advanced Drug Delivery Reviews, 19: 311-330. Stella VJ and Nti-Addae KW, 2007. Prodrug strategies to overcome poor water solubility, Adv. Drug Dev. Rev., 59: 677-694. Stella VJ, Borchard RT, Hagoman MJ, 2007. Prodrugs : Challenges and Rewards, Part 1, APPS Press, 135-140. Stegemann S, Leveiller F, Franchi D, de jong H, Linden H, 2007. When poor solubility becomes an issue : From early stage to proof of concept, Eur J. Pharm Sci, 31: 249261. Steingrimsdottir H, Gruber A, Palm C, Grimfors G, Kalin M and Eksborg S, 2000. Bioavailability of Acyclovir after Oral Administration of Acyclovir and Its Prodrug Valaciclovir to patients with Leukopenia after Chemotheraphy, J. Antimicrob Agents Chemother, 44 (1): 207-209. Supranto J, 2000. Tehnik Sampling untuk Survei dan Eksperimen, Rineka Cipta, Jakarta, 35-72. Suwaldi M, 1987. Low Melting Phenytoin Prodrugs : In Vitro and In Vivo Correlations, Dissertation, The University of Kansas, USA. Sweetman and Sean C. 2009. Martindale The Complete Drug Reference, 36th Ed.,: Pharmaceutical Press, London, 471-477. United States Pharmacopeial Convention, 2009. Validation of Compendial Procedures in USP 32 NF 27. United States Pharmacopeial Convention, 733. Waterbeemd H and Testa B, 2009. Drug Bioavailability, 2nd Completely Revised Ed. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, Weinheim. Yawkolsky SH, 1981. Techniques of Solubilization of Drug, Marcel Dekker Inc, New York, 183-211. Zinelaabidine C, Souad O, Zoubir J, Malika B and Nour-Eddine A, 2012. A Simple and Efficient Method for Deprotection of N-Boc in Various Structurally Diverse Amines under Water-mediated Catalyst-free Condition, Int. J Chem., 4 (3): 73-79.

128 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 1 Sertifikat Analisis Karbamazepin

S 2001 -0002B-R 1:

I S O!J OO t IGO .uOO1 GMT 1\1: APrtlOVf.D

C O N(;LUS I U ro

i5tH'F:,!;"IB ;pj l"REI'.u n :n }IV/ DATE

--_.

Il'J.t:1 .~ :

tI!JtI: :

I

~~".. .,.... .., .

I

JUl 4, 81(11

MA"'o/A~CJlIOAT".

i'Df r..: ;h;ttIj§l;j:it~~'1f!ll1}

,i

I

i'!l

MA~U"."CT I ' Ar..R.

(~

'l!f. 1.1-" ~~

i!lTrr f..·.j."' .rr~;~t'J.'n 99 ~

- --- - - --ii - ''''' ' AlB.. - Ij ~tAi'-.'1!... IReLCAS£J)

f l IHII'O ' ' '.' \Vl'J'1I "<"10'"

I

QAAl'PROVIl.R DATI:: .L..J~: .,

Tf.LEP110NIl: .

ftA "A X,

1

1t6 ·Qj";' 6 ;8 6827 187

86-(1.~7618B62 7 SI8

ZHf'JIAN O JIUU'OU f'H..-..RMACllUTICAL CO.. LTD

... DDRI': SS. 0;0:; WAlSH", ROAD. ]tAOJ IANO ' ·"" ' ''H OI.) Cil Y. 7.H BJ IA"'O· 3 !1I{>(l(). CH.N.'I

129 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 2 Identifikasi Senyawa Awal Karbamazepin

Gambar 1. Spektrum infra merah senyawa awal karbamazepin

Gambar 2. Termogram senyawa awal karbamazepin

130 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


I n t e n s i t a s

Gambar 3. Difraktogram senyawa awal karbamazepin

131 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 3 Termogram DTA Senyawa Hasil Sintesis

Gambar 1.

Termogram senyawa PD-KBZ-GLI

Gambar 2. Termogram senyawa PD-KBZ-ALA

Gambar 3. Termogram senyawa PD-KBZ-LIS 132

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 4 Spektra UV Senyawa Prodrug

Gambar. Penentuan λmaks senyawa PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS memberikan λmaks = 285 nm

133 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 5 Spektrum FTIR Senyawa Prodrug

85.0 80 75 1039,74 853,75 582,75 953,75 698,71 536,74 456,70 875,69 482,68 1522,65 1304,64 1156,65 752,64 1270,65 1129,62 718,66 1438,59 1249,59 1459,56 1169,65 791,58 647,58 471,55 624,55

70 65 60 55 50 %T45

3050,50 3022,51 3285,44 2968,50 3151,43

40 35

1617,40 1489,39 1602,33 1592,32 1395,28

3483,35

30

3341,35

25

803,41 773,41

20 15

1687,17

10.0 4000.0

3000

2000

cm- 1

1500

1000

450.0

Gambar 1. Spektrum FTIR senyawa PD-KBZ-GLI

75.0 70 65

955,67

867,63 720,63467,63 791,61

60 55

1069,55 1299,52 1325,51 1129,51

50 %T 45

536,68 484,67

802,54 647,55 767,52 623,54

3854,46

40 35 30

2935,44 3158,42 3465,39

1459,45 1522,43 1489,44 1247,42 1618,401386,39 1168,38 1604,391367,39 1593,40

2977,38

3341,34

1687,32

25.0 4000.0

3000

2000

cm- 1

1500

1000

450.0

Gambar 2. Spektrum FTIR senyawa PD-KBZ-ALA 134 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


75.0 70 65

955,67

867,63 720,63467,63 791,61

60 55

1069,55 1299,52 1325,51 1129,51

50 %T 45

536,68 484,67

802,54 647,55 767,52 623,54

3854,46

40 35 30

2935,44 3158,42 3465,39

1459,45 1522,43 1489,44 1247,42 1618,401386,39 1168,38 1604,391367,39 1593,40

2977,38

3341,34

1687,32

25.0 4000.0

3000

2000

cm- 1

1500

1000

450.0

Gambar 3. Spektrum FTIR senyawa PD-KBZ-LIS

135 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 6 H

NMR dan CNMR Senyawa Prodrug

Gambar 1. HNMR senyawa PD-KBZ-GLI

136

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 2. CNMR senyawa PD-KBZ-GLI

137

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 3. HNMR senyawa PD- KBZ-ALA

138

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 4. CNMR senyawa PD-KBZ-ALA

139

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 5. HNMR senyawa PD-KBZ-LIS

140

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 6. CNMR senyawa PD-KBZ-LIS

141

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 7 Difraktogram Senyawa KBZ dan Senyawa Prodrug

Gambar 1. Difraktogram senyawa awal karbamazepin

Gambar 2. Difraktogram senyawa PD-KBZ-GLI

142 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 3. Difraktogram senyawa PD-KBZ-ALA

Gambar 4. Difraktogram senyawa PD-KBZ-LIS

143 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 8 Kurva Baku Karbamazepin dan Campuran Fisik dengan Metode Spektrofotometer UV

Gambar. Spektra larutan karbamazepin 10 μg/mL dalam larutan KBZ, CF KBZ-GLI, CF KBZ-ALA, CF KBZ-LIS diperoleh λ maksimum 285 nm

Tabel. Kurva Baku Karbamazepin pada λmaks 285 nm

Kadar KBZ (μg/mL) 0,51 2,02 5,04 10,08 16,13 20,16 24,19 30,12

Absorban 0,0363 0,1113 0,2812 0,5516 0,8445 1,0896 1,2701 1,5982

Diperoleh persamaan garis regresi : Y = 0,0526 X + 0,0100 ( r = 0,9998) 144

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 9 Kurva Baku Senyawa Prodrug dengan Metode Spektrofotometri UV

Tabel 1. Kurva baku senyawa prodrug PD-KBZ-GLI pada λmaks = 285 nm Kadar Prodrug PD-KBZ-GLI (μg/mL)

0,5 5,0 10,0 20,0 30,0 50,0 80,0

Absorban

0,0117 0,0974 0,2009 0,3716 0,5517 0,9296 1,4669

Diperoleh persamaan garis regresi : Y = 0,0183 X + 0,0080 ( r = 0,9999)

145 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 2. Kurva Baku Senyawa Prodrug PD-KBZ-ALA pada λmaks = 285 nm Kadar Prodrug PD-KBZ-ALA (μg/mL)

0,5 5,0 10,0 20,0 30,0 50,0 80,0

Absorban

0,0142 0,0933 0,1720 0,3348 0,4884 0,8103 1,2890

Diperoleh persamaan garis regresi : Y = 0,0160 X + 0,0111 (r = 1,0000)

146 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 3. Kurva Baku Senyawa Prodrug PD-KBZ-LIS pada λmaks = 285 nm Kadar Prodrug

Absorban

PD-KBZ-LIS (μg/mL)

0,5 5,0 10,0 20,0 30,0 50,0 80,0

0,0192 0,1249 0,2588 0,4207 0,6139 1,0205 1,6189

Diperoleh persamaan garis regresi : Y = 0,0199 X + 0,0272 (r = 0,9992)

147 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 10 Data Uji Kelarutan Tabel 1 . Data uji kelarutan jenuh karbamazepin dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC

Jam ke1

Replikasi 1 2 3 2 1 2 3 3 1 2 3 4 1 2 3 5 1 2 3 6 1 2 3 *) Pengenceran 250 kali

Absorban 0,0380 0,0392 0,0395 0,0476 0,0470 0,0469 0,0517 0,0502 0,0523 0,0534 0,0521 0,0546 0,0671 0,0691 0,0698 0,0681 0,0701 0,0693

Kadar (x) 0,5319 0,5547 0,5604 0,7143 0,7029 0,7010 0,7922 0,7637 0,8036 0,8245 0,7998 0,8473 1,0847 1,1227 1,1360 1,1037 1,1417 1,1265

X pengenceran*) 132,98 138,68 140,10 178,57 175,72 175,25 198,04 190,92 200,89 206,12 199,94 211,82 271,18 280,68 284,00 275,93 285,43 281,63

Rerata

SD

137,25

3,8

176,51

1,8

196,62

4,2

205,96

4,8

278,62

6,7

281,00

3,9

148 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Uji Statistik Kelarutan Jenuh 1. Hasil T-test (2-tailed) Penentuan Waktu Kelarutan jenuh KBZ dalam Media Air Suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC

149 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 2. Data uji kelarutan karbamazepin, campuran fisik dan senyawa prodrug dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC

Senyawa KBZ

P KBZ-GLI

P KBZ-ALA

P KBZ-LIS

CF KBZ-GLI

CF KBZ-ALA

CF KBZ-LIS

*)

Replikasi

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Absorban

0,0671 0,0691 0,0698

Kadar (X)

X

Rerata

(μg/mL)

Pengenceran

1,0847 1,1227 1,1360

271,18 280,68*) 284,00*)

0,3227

17,1967

859,84

**)

0,3103

16,5191

825,96

**)

0,3152

16,7869

839,34

**)

0,3195

19,2750

963,75

**)

0,3190

19,2438

962,19

**)

0,3149

18,9875

949,38

**)

0,3564

16,5427

827,14

**)

0,3557

16,5075

825,38

**)

0,3520

16,3216

816,08

**)

0,0616 0,0646 0,0672 0,0629 0,0677 0,0677 0,0702 0,0735 0,0765

0,9802 1,0372 1,0866 1,0049 1,0961 1,0961 1,1436 1,2063 1,2633

(μg/mL)

SD

278,62

6,7

841,71

17,06

958,44

7,89

822,86

5,94

258,77

13,3

266,40

13,1

301,10

15,0

*)

*)

245,06 259,31*) 271,66*) 251,23*) 274,03*) 274,03*) 285,90*) 301,58*) 315,82*)

Pengenceran 250 kali Pengenceran 50 kali

**)

150 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 11 Anova Uji Kelarutan

Oneway Descriptives Kelarutan 95% Confidence Interval for Mean N

Mean

Std. Deviation

Std. Error

Lower Bound

Upper Bound

Minimum

Maximum

KBZ

3

278.6200

6.65363

3.84148

262.0915

295.1485

271.18

284.00

PD-KBZ-GLI

3

677.9500

13.74489

7.93562

643.8058

712.0942

665.26

692.55

PD-KBZ-ALA

3

748.3800

14.12010

8.15224

713.3037

783.4563

739.64

764.67

PD-KBZ-LIS

3

533.4367

3.85080

2.22326

523.8708

543.0026

529.04

536.21

CF-KBZ-GLI

3

258.6767

13.31130

7.68529

225.6096

291.7438

245.06

271.66

CF-KBZ-ALA

3

266.4300

13.16359

7.60000

233.7298

299.1302

251.23

274.03

CF-KBZ-LIS

3

301.1000

14.96577

8.64049

263.9230

338.2770

285.90

315.82

21

437.7990

201.03640

43.86974

346.2884

529.3097

245.06

764.67

Total

Test of Homogeneity of Variances Kelarutan Levene Statistic .884

df1

df2 6

Sig. 14

.532

ANOVA Kelarutan Sum of Squares Between Groups Within Groups Total

df

Mean Square

806269.016

6

134378.169

2043.688

14

145.978

808312.704

20

F 920.539

Sig. .000

151

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Post Hoc Tests Multiple Comparisons Kelarutan LSD 95% Confidence Interval (I) Jenis Senyawa KBZ

(J) Jenis Senyawa

9.86501

.000

-420.4883

-378.1717

-469.76000*

9.86501

.000

-490.9183

-448.6017

*

9.86501

.000

-275.9750

-233.6583

19.94333

9.86501

.063

-1.2150

41.1017

12.19000

9.86501

.237

-8.9683

33.3483

9.86501

.039

-43.6383

-1.3217

KBZ

399.33000

*

9.86501

.000

378.1717

420.4883

PD-KBZ-ALA

-70.43000*

9.86501

.000

-91.5883

-49.2717

PD-KBZ-LIS

144.51333*

9.86501

.000

123.3550

165.6717

CF-KBZ-GLI

419.27333*

9.86501

.000

398.1150

440.4317

CF-KBZ-ALA

411.52000*

9.86501

.000

390.3617

432.6783

CF-KBZ-LIS

376.85000*

9.86501

.000

355.6917

398.0083

KBZ

469.76000*

9.86501

.000

448.6017

490.9183

PD-KBZ-GLI

70.43000

*

9.86501

.000

49.2717

91.5883

PD-KBZ-LIS

214.94333*

9.86501

.000

193.7850

236.1017

CF-KBZ-GLI

489.70333*

9.86501

.000

468.5450

510.8617

CF-KBZ-ALA

481.95000

*

9.86501

.000

460.7917

503.1083

CF-KBZ-LIS

447.28000*

9.86501

.000

426.1217

468.4383

KBZ

254.81667*

9.86501

.000

233.6583

275.9750

PD-KBZ-GLI

-144.51333

*

9.86501

.000

-165.6717

-123.3550

PD-KBZ-ALA

-214.94333*

9.86501

.000

-236.1017

-193.7850

CF-KBZ-GLI

274.76000*

9.86501

.000

253.6017

295.9183

CF-KBZ-ALA

267.00667*

9.86501

.000

245.8483

288.1650

*

9.86501

.000

211.1783

253.4950

-19.94333

9.86501

.063

-41.1017

1.2150

PD-KBZ-GLI

-419.27333*

9.86501

.000

-440.4317

-398.1150

PD-KBZ-ALA

-489.70333*

9.86501

.000

-510.8617

-468.5450

PD-KBZ-LIS

-274.76000*

9.86501

.000

-295.9183

-253.6017

-7.75333

9.86501

.445

-28.9117

13.4050

*

9.86501

.001

-63.5817

-21.2650

KBZ

CF-KBZ-ALA CF-KBZ-LIS

CF-KBZ-LIS

-254.81667

-22.48000*

CF-KBZ-LIS

CF-KBZ-ALA

Upper Bound

-399.33000

CF-KBZ-LIS

CF-KBZ-GLI

Lower Bound

PD-KBZ-ALA

CF-KBZ-ALA

PD-KBZ-LIS

Sig.

PD-KBZ-GLI

CF-KBZ-GLI

PD-KBZ-ALA

Std. Error

*

PD-KBZ-LIS

PD-KBZ-GLI

Mean Difference (I-J)

KBZ

232.33667

-42.42333

-12.19000

9.86501

.237

-33.3483

8.9683

PD-KBZ-GLI

-411.52000*

9.86501

.000

-432.6783

-390.3617

PD-KBZ-ALA

-481.95000*

9.86501

.000

-503.1083

-460.7917

PD-KBZ-LIS

-267.00667*

9.86501

.000

-288.1650

-245.8483

CF-KBZ-GLI

7.75333

9.86501

.445

-13.4050

28.9117

CF-KBZ-LIS

*

9.86501

.003

-55.8283

-13.5117

22.48000*

9.86501

.039

1.3217

43.6383

PD-KBZ-GLI

-376.85000

*

9.86501

.000

-398.0083

-355.6917

PD-KBZ-ALA

-447.28000*

9.86501

.000

-468.4383

-426.1217

*

9.86501

.000

-253.4950

-211.1783

42.42333*

9.86501

.001

21.2650

63.5817

*

9.86501

.003

13.5117

55.8283

KBZ

PD-KBZ-LIS CF-KBZ-GLI CF-KBZ-ALA

-34.67000

-232.33667 34.67000

*. The mean difference is significant at the 0.05 level. 152

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


153

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 12 Data Uji Disolusi Tabel 1. Persentase disolusi KBZ Waktu (menit) 0 5 10 15 30

Replikasi 1

Replikasi 2

Replikasi 3

Rerata ± SD

0 3,18 6,47 11,25 31,64

0 3,48 7,21 13,79 31,03

0 3,04 6,88 12,37 31,52

0 3,23 ± 0,22 6,85 ± 0,37 12,47 ± 1,27 31,40 ± 0,32

Tabel 2. Persentase disolusi campuran fisik CF-KBZ-GLI Waktu (menit) 0 5 10 15 30

Replikasi 1

Replikasi 2

Replikasi 3

Rerata ± SD

0 32,34 42,49 50,27 62,09

0 25,00 34,11 41,12 54,22

0 31,93 37,84 43,58 50,81

0 29,76 ± 4,12 38,15 ± 4,20 44,99 ± 4,74 55,71 ±5,79

Tabel 3. Persentase disolusi campuran fisik CF-KBZ-ALA Waktu (menit) 0 5 10 15 30

Replikasi 1

Replikasi 2

Replikasi 3

Rerata ± SD

0 28,10 33,94 48,12 59,68

0 26,28 33,54 39,88 51,86

0 18,99 27,41 33,54 44,28

0 24,46 ± 4,82 31,63 ± 3,66 40,51 ± 7,31 51,94 ±7,70

153 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 4. Persentase disolusi campuran fisik CF-KBZ-LIS Waktu (menit) 0 5 10 15 30

Replikasi 1

Replikasi 2

Replikasi 3

Rerata ± SD

0 41,40 53,11 60,01 68,48

0 32,38 44,78 53,28 67,20

0 28,90 42,23 54,04 70,78

0 34,23 ± 6,45 46,71 ± 5,69 55,78 ± 3,69 68,82 ±1,81

Tabel 5. Persentase disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI Waktu (menit) 0 5 10 15 30

Replikasi 1

Replikasi 2

Replikasi 3

Rerata ± SD

0 20,02 31,07 40,70 63,53

0 18,68 28,78 38,22 60,26

0 22,00 33,82 43,42 65,02

0 20,23 ± 1,67 31,22 ± 2,52 40,78 ± 2,60 62,94 ± 2,43

Tabel 6. Persentase disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-ALA Waktu (menit) 0 5 10 15 30

Replikasi 1

Replikasi 2

Replikasi 3

Rerata ± SD

0 28,93 51,05 64,24 94,98

0 39,25 61,65 78,29 108,73

0 34,03 56,35 71,21 101,78

0 34,07 ± 5,16 56,35 ± 5,30 71,25 ± 7,03 101,83 ± 6,88

154 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 7. Persentase disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-LIS Waktu (menit) 0 5 10 15 30

Replikasi 1

Replikasi 2

Replikasi 3

Rerata ± SD

0 23,41 42,72 56,33 78,55

0 25,50 49,45 65,42 91,52

0 24,46 47,56 60,89 85,04

0 24,46 ± 1,05 46,58 ±3,47 60,88 ± 4,55 85,04 ± 6,49

Tabel 8. Rekapitulasi persentase disolusi karbamazepin dan senyawa prodrug Waktu (menit) 0 5 10 15 30 AUC30

KBZ

PD-KBZ-GLI

PD-KBZ-ALA

PD-KBZ-LIS

0 3,23 ± 0,22 6,85 ± 0,37 12,47 ± 1,27 31,40 ± 0,32 410,63

0 20, 23 ± 1,36 31,22 ± 2,06 40,78 ± 2,13 62,94 ± 1,99 1137,13

0 34,07 ± 5,16 56,35 ± 5,30 71,25 ± 7,02 101,83 ± 6,88 1928,26

0 24,46 ± 0,85 46,58 ± 2,83 60,88 ± 3,71 85,04 ± 5,29 1601,73

Tabel 9. Rekapitulasi persentase disolusi karbamazepin dan campuran fisik Waktu (menit) 0 5 10 15 30 AUC30

KBZ

CF-KBZ-GLI

CF-KBZ-ALA

CF-KBZ-LIS

0 3,23 ± 0,22 6,85 ± 0,37 12,47 ± 1,27 31,40 ± 0,32 410,63

0 29,76 ± 4,12 38,15 ± 4,20 44,99 ± 4,74 55,71 ±5,79 1207,22

0 24,46 ± 4,82 31,63 ± 3,66 40,51 ± 7,31 51,94 ±7,70 1075,07

0 34,23 ± 6,45 46,71 ± 5,69 55,78 ± 3,69 68,82 ±1,81 1478,59

155 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 13 Konstante Laju Disolusi Tabel 1. Perhitungan laju disolusi KBZ Waktu Rerata % disolusi Mo Mo1/3 - M1/3 (menit) 0 0,00 100,00 0,00 5 3,23 96,77 0,05 10 6,85 93,15 0,11 15 12,47 87,53 0,21 30 31,40 68,60 0,55 Persamaan regresi : y = 0,0188 x + 0,0415; r = 0,9753 Konstante laju disolusi adalah harga slope dari persamaan regresi dan dinyatakan dalam satuan jam-1. Dengan cara yang sama dihitung konstante laju disolusi senyawa uji dan diperoleh hasil seperti yang tercantum pada Tabel 2 di bawah ini. Tabel 2. Rekapitulasi perhitungan harga k disolusi senyawa uji Senyawa KBZ PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS CF-KBZ-GLI CF-KBZ-ALA CF-KBZ-LIS

DISERTASI

Persamaan regresi y = 0,0188 x + 0,0415 y = 0,0422 x + 0,0802 y = 0,1052 x + 0,0360 y = 0,0742 x + 0,0755 y = 0,0326 x + 0,2383 y = 0,0310 x + 0,1700 y = 0,0455 x + 0,2719

156

harga r 0,9753 0,9871 0,9965 0,9910 0,8334 0,8944 0,8760


kdis (jam-1) 1,13 2,53 6,31 4,34 1,96 1,86 2,73

DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 14 Anova Efisiensi Disolusi 30 Menit (ED30) Oneway

Descriptives ED30 95% Confidence Interval for Mean Std. N

Mean

Deviation Std. Error

Lower

Upper

Bound

Bound

Min

Max

KBZ

3 13.6900

.43578

.25159

12.6075

14.7725

13.27

14.14

PD-KBZ-GLI

3 37.9033 2.16077

1.24752

32.5357

43.2710

35.71

40.03

PD-KBZ-ALA

3 64.2667 5.80014

3.34871

49.8583

78.6750

58.49

70.09

PD-KBZ-LIS

3 53.3933 3.87269

2.23590

43.7730

63.0136

49.44

57.18

CF-KBZ-GLI

3 40.2400 4.00259

2.31089

30.2970

50.1830

37.11

44.75

CF-KBZ-ALA

3 35.8367 5.67024

3.27372

21.7510

49.9223

29.98

41.30

CF-KBZ-LIS

3 49.2867 3.11271

1.79712

41.5543

57.0191

47.42

52.88

21 42.0881 15.55096 3.39350

35.0094

49.1668

13.27

70.09

Total

Test of Homogeneity of Variances ED30 Levene Statistic 1.178

df1

df2 6

Sig. 14

.372

ANOVA ED30 Sum of Squares Between Groups Within Groups Total

df

Mean Square

4613.930

6

768.988

222.719

14

15.908

4836.649

20

F 48.338

Sig. .000

157

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Post Hoc Tests Multiple Comparisons ED30 LSD (I) Jenis Senyawa

(J) Jenis Senyawa

KBZ

PD-KBZ-GLI

PD-KBZ-LIS

Upper Bound -17.2285

PD-KBZ-ALA

-50.57667

*

3.25663

.000

-57.5615

-43.5919

PD-KBZ-LIS

-39.70333*

3.25663

.000

-46.6881

-32.7185

CF-KBZ-GLI

-26.55000

*

3.25663

.000

-33.5348

-19.5652

CF-KBZ-ALA

-22.14667*

3.25663

.000

-29.1315

-15.1619

*

3.25663

.000

-42.5815

-28.6119

24.21333*

3.25663

.000

17.2285

31.1981

PD-KBZ-ALA

-26.36333

*

3.25663

.000

-33.3481

-19.3785

PD-KBZ-LIS

-15.49000*

3.25663

.000

-22.4748

-8.5052

CF-KBZ-GLI

-2.33667

3.25663

.485

-9.3215

4.6481

CF-KBZ-ALA

2.06667

3.25663

.536

-4.9181

9.0515

*

3.25663

.004

-18.3681

-4.3985

KBZ

50.57667*

3.25663

.000

43.5919

57.5615

PD-KBZ-GLI

26.36333*

3.25663

.000

19.3785

33.3481

PD-KBZ-LIS

10.87333

*

3.25663

.005

3.8885

17.8581

CF-KBZ-GLI

24.02667*

3.25663

.000

17.0419

31.0115

CF-KBZ-ALA

28.43000*

3.25663

.000

21.4452

35.4148

CF-KBZ-LIS

14.98000

*

3.25663

.000

7.9952

21.9648

KBZ

39.70333*

3.25663

.000

32.7185

46.6881

PD-KBZ-GLI

15.49000*

3.25663

.000

8.5052

22.4748

PD-KBZ-ALA

-10.87333*

3.25663

.005

-17.8581

-3.8885

CF-KBZ-GLI

13.15333

*

3.25663

.001

6.1685

20.1381

CF-KBZ-ALA

17.55667*

3.25663

.000

10.5719

24.5415

4.10667

3.25663

.228

-2.8781

11.0915

*

3.25663

.000

19.5652

33.5348

2.33667

3.25663

.485

-4.6481

9.3215

PD-KBZ-ALA

-24.02667*

3.25663

.000

-31.0115

-17.0419

PD-KBZ-LIS

-13.15333*

3.25663

.001

-20.1381

-6.1685

4.40333

3.25663

.198

-2.5815

11.3881

CF-KBZ-LIS

-9.04667*

3.25663

.015

-16.0315

-2.0619

KBZ

22.14667*

3.25663

.000

15.1619

29.1315

KBZ

KBZ

CF-KBZ-ALA

PD-KBZ-GLI

CF-KBZ-LIS

Lower Bound -31.1981

PD-KBZ-GLI

CF-KBZ-ALA

Sig. .000

CF-KBZ-LIS CF-KBZ-GLI

Std. Error 3.25663

CF-KBZ-LIS PD-KBZ-ALA

95% Confidence Interval

-24.21333*

CF-KBZ-LIS PD-KBZ-GLI

Mean Difference (I-J)

-35.59667

-11.38333

26.55000

-2.06667

3.25663

.536

-9.0515

4.9181

PD-KBZ-ALA

-28.43000*

3.25663

.000

-35.4148

-21.4452

PD-KBZ-LIS

-17.55667*

3.25663

.000

-24.5415

-10.5719

CF-KBZ-GLI

-4.40333

3.25663

.198

-11.3881

2.5815

CF-KBZ-LIS

-13.45000*

3.25663

.001

-20.4348

-6.4652

35.59667*

3.25663

.000

28.6119

42.5815

PD-KBZ-GLI

11.38333

*

3.25663

.004

4.3985

18.3681

PD-KBZ-ALA

-14.98000*

3.25663

.000

-21.9648

-7.9952

PD-KBZ-LIS

-4.10667

3.25663

.228

-11.0915

2.8781

CF-KBZ-GLI

9.04667*

3.25663

.015

2.0619

16.0315

CF-KBZ-ALA

13.45000*

3.25663

.001

6.4652

20.4348

KBZ

158

DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 15 Data Uji Koefisien Partisi Tabel 1. Penentuan waktu kesetimbangan KBZ dalam oktanol : air (1:1) pada suhu 37 ± 0,5 ºC Waktu (jam)

1

2

3

4

5

Replikasi

Absorban

Kadar (μg/mL)

1

0,1100

1,9011

2

0,1160

2,0152

3

0,1315

2,3099

1

0,1020

1,7490

2

0,0650

1,0456

3

0,1500

2,6616

1

0,1020

1,7490

2

0,0565

0,8840

3

0,0755

1.2452

1

0,0415

0.5989

2

0,0505

0,7700

3

0,0375

0,5228

1

0,0320

0,4183

2

0,0410

0,5894

3

0,0415

0,5989

Rerata ± SD 2,0754 ± 0,21 1,8188 ± 0,81 1,2928 ± 0,43 0,6305 ± 0,13 0,5355 ± 0,10

159 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Hasil Uji T-test (2-tailed) Penentuan Waktu Kesetimbangan KBZ dalam Oktanol : Air (1:1) pada suhu 37 ± 0,5 ºC

Kadar karbamazepin pada jam ke 4 tidak berbeda dari jam ke 5 sehingga dapat disimpulkan telah terjadi kesetimbangan karbamazepin setelah pengocokan 4 jam

160 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 2. Data uji koefisien partisi dalam oktanol : air (1 :1) pada suhu 37 ± 0,5 ºC Senyawa

KBZ

PD-KBZ-GLI

PD-KBZ-ALA

PD-KBZ-LIS

*)

Absorban

Kadar*)

Absorban

Kadar

awal

(μg/mL)

kesetimbangan

(μg/mL)

1

1,0131

38,1117

0,0140

0,0760

2,40

2

1,0273

38,6512

0,0150

0,0950

2,31

3

0,9918

37,3024

0,0130

0,0570

2,51

1

0,6650

24,8860

0,0470

0,7029

1,22

2

0,6596

24,6809

0,0510

0,7789

1,17

Replikasi

log P

3

0,6625

24,7910

0,0430

0,6269

1,27

1

0,5233

19,5023

0,0165

0,1235

1,89

2

0,5376

20,0456

0,0175

0,1425

1,84

3

0,5229

19,4871

0,0160

0,1140

1,93

1

0,7803

29,2667

0,0590

0,9309

1,17

2

0,7766

29,1261

0,0560

0,8739

1,19

3

0,7765

29,1223

0,0740

1,2158

1,04

Rerata ± SD 2,41 ± 0,10

1,22 ± 0,05

1,89 ± 0,04

1,13 ± 0,08

Pengenceran 2,5 mL ad 5,0 mL

161 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 16 Anova Koefisien Partisi

Oneway Descriptives Koefisien Partisi 95% Confidence Interval for Mean Std. N

Mean

Deviation

Std. Error

Lower

Upper

Bound

Bound

Min

Max

KBZ

3

2.4067

.10017

.05783

2.1578

2.6555

2.31

2.51

P KBZ-GLI

3

1.2200

.05000

.02887

1.0958

1.3442

1.17

1.27

P KBZ-ALA

3

1.8867

.04509

.02603

1.7747

1.9987

1.84

1.93

P KBZ-LIS

3

1.1333

.08145

.04702

.9310

1.3357

1.04

1.19

12

1.6617

.54622

.15768

1.3146

2.0087

1.04

2.51

Total

ANOVA Koefisien Partisi Sum of Squares Between Groups Within Groups Total

df

Mean Square

3.240

3

1.080

.042

8

.005

3.282

11

F 203.746

Sig. .000

162 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Post Hoc Tests

Multiple Comparisons Koefisien Partisi LSD Mean

95% Confidence Interval

Difference (J) Senyawa

KBZ

P KBZ-GLI

1.18667*

.05944

.000

1.0496

1.3237

P KBZ-ALA

.52000*

.05944

.000

.3829

.6571

P KBZ-LIS

1.27333*

.05944

.000

1.1363

1.4104

-1.18667*

.05944

.000

-1.3237

-1.0496

-.66667*

.05944

.000

-.8037

-.5296

.08667

.05944

.183

-.0504

.2237

-.52000*

.05944

.000

-.6571

-.3829

P KBZ-GLI

.66667*

.05944

.000

.5296

.8037

P KBZ-LIS

.75333*

.05944

.000

.6163

.8904

*

.05944

.000

-1.4104

-1.1363

P KBZ-GLI

-.08667

.05944

.183

-.2237

.0504

P KBZ-ALA

-.75333*

.05944

.000

-.8904

-.6163

P KBZ-GLI

KBZ P KBZ-ALA P KBZ-LIS

P KBZ-ALA

P KBZ-LIS

KBZ

KBZ

(I-J)

Std. Error

-1.27333

Sig.

Lower Bound Upper Bound

(I) Senyawa

*. The mean difference is significant at the 0.05 level.

163 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 17 Sertifikat Uji Etik

164 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


LAMPIRAN 18 Validasi Metode Analisis HPLC 1. Selektivitas

Gambar 1. Profil kromatogram blanko plasma dengan fase gerak metanol : air (60 : 40)) pada λ = 285 nm

Gambar 2. Profil kromatogram karbamazepin kadar 0,25 μg/mL dengan fase gerak metanol : air (55 : 45) pada λ = 285 nm diperoleh Rt = 7,930 dan Rs = 14,780

165 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Gambar 3. Profil kromatogram karbamazepin kadar 0,25 μg/mL dengan fase gerak metanol : air (60 : 40) pada λ = 285 nm, diperoleh Rt = 5,808 dan Rs = 11,754

Gambar 4. Profil kromatogram karbamazepin dalam matriks sampel plasma pada λ = 285 nm, diperoleh Rt = 5,804 dan Rs = 13,608

166 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


2. Linearitas Tabel 1. Area larutan karbamazepin pada λ = 285 nm

Kadar larutan karbamazepin (μg/mL) 0,1 0,2 1 2 4 8 12 20

Area (mAU) 7961 16398 54124 97162 195403 399177 572404 922360

Diperoleh persamaan regresi linear y = 46229 x + 9795,3 dan koefisien korelasi sebesar

0,9991 ( rtabel = 0,664, dengan df =7; α = 0,05).

Gambar 5. Kurva linearitas larutan baku kerja karbamazepin pada λ = 285 nm

167 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


3. LOD/LOQ Tabel 2. Area larutan baku karbamazepin dengan kadar kecil untuk memperoleh nilai S (slope) pada perhitungan LOD dan LOQ Kadar yang dibuat (μg/mL) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

Area (mAU) 4642 5462 6087 6653 7356

Gambar 6. Kurva area terhadap kadar larutan karbamazepin untuk memperoleh harga S perhitungan LOD dan LOQ pada λ = 285 nm Diperoleh persamaan regresi y = 33095 x + 4054,3 dengan koefisien korelasi rhitung = 0,9961 (rtabel - 0,878; dengan df = 3; α = 0,05)

168 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Simpangan Baku Residual (Sy/x) dihitung untuk memperoleh harga LOD dan LOQ seperti dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 3. Data perhitungan simpangan baku residual Kadar larutan karabamazepin (μg/mL) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

(yi-y)2

yi

y

4642 5462 6087 6653 7356

4716,2 5378,1 6040,0 6701,9 7363,8

5505,64 7039,21 2209,00 2391,21 60,84 Σ = 17205,9

Σ (y-yi)2/N-2 = 17205,9/5-2 = 5735,3 Sb (y/x) = 5735,3 Batas deteksi (LOD) =

= 75,73 3xSb S

Batas kuantitasi (LOQ) =

=

3x 75,73 = 0,007 μg/mL 33095

10 xSb 10x75,73 = = 0,02 μg/mL S 33095

169 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


4. Akurasi Tabel 4. Area karbamazepin dalam matriks plasma darah kadar 0,5, 4,0 dan 10,0 μg/mL Replikasi 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Kadar yang dibuat 0,5 μg/mL 4,0 μg/mL 10,0 μg/mL

Area 32293 32061 31717 203119 201516 206712 542035 545779 545567

Kadar yang diperoleh (μg/mL) 0,49 0,48 0,47 4,18 4,15 4,23 11,51 11,59 11,58

% Recovery 98,00 96,00 94,00 104,50 103,75 105,75 115,10 115,90 115,90

Rerata % recovery ± SD 96,00 ± 2,00 104,67 ± 1,01 115,63 ± 0,46

5. Presisi Tabel 5. Area karbamazepin dalam matriks plasma darah kadar 0,5, 4,0 dan 10,0 μg/mL Replikasi 1 2 3 rerata SD % KV

0,5 μg/mL 32293 32061 31717 32023,67 289,81 0,90

Area (mAU) pada kadar : 4,0 μg/mL 10,0 μg/mL 203119 542035 201516 545779 206712 545567 203782,33 544460,33 2660,75 2103,07 1,31 0,39

170 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 19 Data Uji Bioavailabilitas Tabel 1. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji senyawa KBZ Jam ke-

Kadar 1

Kadar 2

Kadar 3

Kadar 4

Kadar 5

Rerata

SD

0,0

0

0

0

0

0

0

0

0,5

0,2417

0,5891

0,1760

0.2835

0,6510

0,3883

0,22

1,0

0,4238

0,6521

0,4905

1.5818

1,3050

0,8906

0,52

2,0

0,9903

1,5101

0,5253

0.7483

1,7498

1,1048

0,51

3,0

0,8921

2,3272

1,2492

0.8023

1,6678

1,3877

0,63

4,0

0,7948

1,9909

2,1278

-

-

1,6378

0,73

5,0

1,2690

3,1970

2,3594

2.0126

2,3218

2,2320

0,69

7,0

2,3759

4,1371

3,8252

1.5957

1,3903

2,6648

1,26

9,0

2,2922

3,8721

1,6327

1.2588

0,7039

1,9519

1,22

12,0

1,9812

3,1381

0,6102

0.6856

0,3848

1,3600

1,17

Tabel 2. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji prodrug PD-KBZ-GLI Jam ke-

Kadar 1

Kadar 2

Kadar 3

Kadar 4

Kadar 5

Rerata

SD

0,0

0

0

0

0

0

0

0

0,5

0,7475

0,3568

0,3192

0,6263

1,3279

0,6755

0,41

1,0

1,2881

0,7455

0,2260

1,6077

1,0130

0,9761

0,53

2,0

1,3814

0,8580

0,3135

1,9748

3,3021

1,5660

1,15

3,0

2,0932

1,5957

0,4692

2,3098

4,2922

2,1520

1,39

4,0

3,3634

1,2445

2,4508

3,6668

3,6728

2,8797

1,04

5, 0

2,2962

1,0860

2,8164

3,5341

2,8243

2,5114

0,91

7,0

1,6289

0,6729

1,1920

1,8075

0,5838

1,1770

0,55

9,0

1,2297

0,5289

0,2436

0,5464

0,1252

0,5348

0,43

12,0

0,8589

0,1876

0,0586

0,0473

0,0025

0,2310

0,36

171 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 3. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji prodrug PD-KBZ-ALA Jam ke-

Kadar 1

Kadar 2

Kadar 3

Kadar 4

Kadar 5

Rerata

SD

0,0

0

0

0

0

0

0

0

0,5

9,7790

0,4017

0,7280

0,4154

1,1913

2,5031

4,08

1,0

18,7759

0,4026

0,9026

0,4715

1,3569

4,3819

8,06

2,0

14,1425

0,6854

1,1853

0,4431

1,6703

3,6253

5,90

3,0

11,8688

1,6599

1,8239

0,3550

1,6295

3,4675

4,23

4,0

10,2721

1,8828

1,8731

0,9579

1,8394

3,3651

3,88

5,0

3,5085

1,2459

1,2099

0,7404

1,4803

1,6370

1,08

7,0

1,1965

0,8982

1,0487

0,6628

1,4506

1,0513

0,30

9,0

0,9958

0,4820

0,5826

0,6087

1,1958

0,7730

0,31

12,0

0.5942

0,0655

0,1463

0,1467

0,7393

0,3384

0,31

Tabel 4. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji prodrug PD-KBz-LI Jam ke-

Kadar 1

Kadar 2

Kadar 3

Kadar 4

Kadar 5

Rerata

SD

0,0

0

0

0

0

0

0

0

0,5

2,1110

6,0185

10,3812

5,0245

0,6437

4,8358

3,78

1,0

2,7507

6,0217

9,3352

6,2641

1,1567

5,1057

3,21

2,0

3,2569

3,6434

20,5678

4,9742

0,8209

6,6526

7,92

3,0

6,3472

2,4165

20,0778

4,0878

0,9194

6,7697

7,71

4,0

4,2043

3,8709

6,7736

2,6412

1,3324

3,7645

2,03

5,0

3,3839

2,6057

2,9096

2,2330

3,8085

2,9881

0,62

7,0

1,2865

1,0307

1,5884

1,0260

3,3060

1,6475

0,96

9,0

1,0008

0,7607

1,5361

0,3708

1,8931

1,1123

0,61

12,0

0,2497

0,4611

0,4734

0,1061

0,2404

0,3061

0,16

172 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 5. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji campuran fisik CF-KBZ-GLI Jam ke-

Kadar 1

Kadar 2

Kadar 3

Kadar 4

Kadar 5

Rerata

SD

0,0

0

0

0

0

0

0

0

0,5

0,1707

0,2976

1,4587

0,2618

0,6838

0,5472

0,61

1,0

0,3989

0,4384

-

0,4518

0,9954

0,4253

0,22

2,0

0,2548

0,3955

0,9319

0,5922

1,5618

0,5436

0,29

3,0

0,3390

1,0059

1,2355

0,7482

1,7814

0,8321

0,38

4,0

0,6862

1.4008

2,1873

0,7425

1,7951

1,2542

0,70

5,0

1,4450

1,6872

1,8038

0,6007

1,9143

1,3842

0,54

7,0

1,2771

1,1668

2,4090

0,4266

1,6136

1,3199

0,82

9,0

1,2797

0,7489

2,1573

0,3491

0,8865

1,1338

0,78

12,0

0,7358

0,6782

1,2532

0,2873

0,6838

0,7386

0,40

Tabel 6. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji campuran fisik CF-KBZ-ALA Jam ke-

Kadar 1

Kadar 2

Kadar 3

Kadar 4

Kadar 5

Rerata

SD

0,0

0

0

0

0

0

0

0

0,5

0,4750

7,3443

6,0798

1,9691

0,9901

3,3717

3,13

1,0

0,5528

0,4418

5,4708

2,2200

1,3827

2,0136

2,06

2,0

0,9127

0,6464

3,7963

2,0791

1,7765

1,8422

1,61

3,0

0,7528

0,6711

2,6186

1,6573

1,9390

1,5278

0,82

4,0

1,9226

0,8361

1,9295

1,2974

4,3127

2,0597

1,34

5,0

2,9086

0,6371

1,3216

1,0511

2,9056

1,7648

1,07

7,0

1,1762

0,3341

0,3242

0,6582

6,2700

1,7525

2,55

9,0

0,4259

0,1517

0,0418

0,4370

7,7021

1,7517

3,33

12,0

0,2320

0,1565

0,0576

0,3254

3,1516

0,7846

1,33

173 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Tabel 7. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji campuran fisik CF-KBZ-LIS Jam ke-

Kadar 1

Kadar 2

Kadar 3

Kadar 4

Kadar 5

Rerata

SD

0,0

0

0

0

0

0

0

0

0.5

2,0033

5,0472

0,2486

8,7148

0,4432

3,2914

3,59

1,0

2,0033

4,6454

1,0002

5,5052

0,4705

2,7249

2,24

2,0

2,0022

7,7823

0,9557

2,6587

0,5640

2,7926

2,91

3,0

3,1558

8,4990

3,3206

1,5322

0,3233

3,3662

3,12

4,0

4,4496

8,9593

8,2973

2,2180

0,5493

4,8947

3,69

5,0

4,1886

6,8277

7,0885

0,9711

0,4931

3,9138

3,12

7,0

3,1975

5,4539

6,3820

0,3226

0,3565

3,1425

2,51

9,0

2,2880

4,1747

5,5805

0,0745

0,3603

2,4956

2,39

12,0

1,5983

2,9048

3,08718

-

1,9269

2,0603

1,46

174 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 20 Uji Kruskal-Wallis Cmaks Kruskal-Wallis Test Ranks Jenis Senyawa Kadar KBZ

N

Mean Rank

KBZ

5

19.00

KBZ-GLI-2

5

20.80

KBZ-ALA-2

5

10.60

KBZ-LIS-2

5

24.40

KBZ-GLI-1

5

12.20

KBZ-ALA-1

5

15.60

KBZ-LIS-1

5

23.40

Total

35

Test Statisticsa,b Kadar KBZ Chi-Square 8.245 df 6 Asymp. Sig. .221 a. Kruskal Wallis Test b. Grouping Variable: Jenis Senyawa

175 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Uji Kruskal-Wallis C 2 jam

Kruskal-Wallis Test

Ranks Jenis Senyawa C 2 jam

N

Mean Rank

KBZ

5

14.40

PD-KBZ-GLI

5

17.00

PD-KBZ-ALA

5

17.00

PD-KBZ-LIS

5

27.20

CF-KBZ-GLI

5

9.00

CF-KBZ-ALA

5

20.20

CF-KBZ-LIS

5

21.20

Total

35

Test Statisticsa,b C 2 jam Chi-Square 9.318 df 6 Asymp. Sig. .156 a. Kruskal Wallis Test b. Grouping Variable: Jenis Senyawa

176 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


Lampiran 21 DAFTAR RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI

Nama : Dewi Isadiartuti, Dra. M.Si., Apt Tempat, tanggal lahir : Surakarta, 20 Mei 1965 Agama : Kristen Protestan Jenis Kelamin : Perempuan Pekerjaan : Staf Pengajar Fakultas Farmasi Universitas Airlangga Jl. Dharmawangsa Dalam Surabaya (60286) Tilp/Fax : 031-5033710/031-5020514 Pangkat/ Gol/Jabatan : Pembina/IV/a/ Lektor Kepala NIP/NIDN : 19650520 199102 2 001/ / 002005196509 Nama Suami : Dr. Kris Nugroho, Drs., M.A Nama Anak : 1. Andre Bayu Nugroho 2. Eunike Mustika Nugroho Alamat Rumah : Jl. Merpati I/2 Rewwin Sidoarjo Tlp/HP : 031-8531931/ 085100684948

RIWAYAT PENDIDIKAN Tahun Pendidikan 1976 Lulus SDN Trunojoyo 2 Surabaya 1981 Lulus SMPN 10 Surabaya 1984 Lulus SMAN 2 Surabaya 1989 Lulus S1 Fakultas Farmasi Universitas Airlangga 1990 Lulus Apoteker Fakultas Farmasi Universitas Airlangga 1998 Lulus S2 Fakultas Farmasi Universitas Gadjah Mada 2009-saat ini Pascasarjana Universitas Airlangga (S3) MIPA

177 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


RIWAYAT PENELITIAN

No. 1 2 3

4

5

Judul Penelitian Optimasi Peningkatan Kelarutan Indometasin dengan Pelarut kosolven Peningkatan Kelarutan dan Laju Disolusi Senyawa Obat Hidrofob dengan Model Zat Aktif Indometasin Uji Sterilitas Alat Kesehatan dan Uji Efektivitas Disinfeksi yang digunakan di Instalasi Rawat Darurat RSUD. Dr. Soetomo Pembentukan Prodrug Karbamazepin-Asam Amino Sebagai Upaya Pengembangan Bentuk Sediaan Farmasi Studi Korelasi In Vitro- In Vivo Prodrug Karbamazepin-Asam Amino Dalam Pengembangan Sediaan Farmasi

Tahun 2008

Sumber Dana Project Grant FFUA

2008

Project Grant FFUA

2011

Project Grant FFUA

20122013

Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi (DIKTI)

2014

Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi (DIKTI)

RIWAYAT PENGABDIAAN MASYARAKAT

No Nama Kegiatan 1. Pelatihan Penggunaan Disinfektan-Antiseptik dan Pembuatan Hand Gel Antiseptic Ekstrak Daun Sirih di Kecamatan Gubeng Surabaya, 4 Desember 2007 2. Pelatihan Dispensing Obat Steril bagi Farmasis di Rumah Sakit Angkatan I , 25-26 Februari 2008 3. Pelatihan Dispensing Obat Steril bagi Farmasis di Rumah Sakit Angk II , 28-29 Juli 2008 4. Pengelolaan Obat Yang Benar, Dharma Wanita Persatuan FISIP Unair, 3 Jan 2009 5. Pelatihan Dispensing Obat Steril bagi Farmasis di Rumah Sakit Angkatan III, 22-24 Juni 2009 6. Pelatihan Bentuk Sediaan, Stabilitas, dan keamanan Obat serta Nakti Sosial Pengabdian Profesi Apoteker Kepada Masyarakat, Wonosalam-Jombang, 28 September 2013.

178 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI


KARYA ILMIAH DIPUBLIKASIKAN No Judul Publikasi 1. Pembentukan Kompleks Inklusi Fenobarbital dengan Hidroksipropil-siklodekstrin, Majalah Farmasi Indonesia, Vol 16 (1), 2005. 2. Pemanfaatan Ekstrak Daun Sirih Sebagai Pengganti Alkohol dalam Sediaan Gel Antiseptik Tangan: I. Studi Formulasi, Jurnal penelitian Media Eksakta, Vol 6 (1), 2005. 3. Uji Efektivitas Sediaan Hand Gel Antiseptic Ekstrak Daun Sirih, Majalah Farmasi Indonesia, Vol 17 (4), 2006. 4. Uji Efektivitas Sediaan Hand Gel Antiseptic Paten, Majalah Farmasi Airlangga, Vol 5 (3), 2006. 5. Termodinamika Pembentukan Kompleks Inklusi Fenobarbital-Hidroksipropil --siklodekstrin, Majalah Farmasi Indonesia, Vol 18 (2), 2007 6. Karakterisasi Kompleks Inklusi Asam mefenamat-beta-siklodekstrin yang Dibuat dengan Metode Freeze Drying, Jurnal Kefarmasian Indonesia, Vol 1 (1), 2009. Solubility and Dissolution Study of Physical Mixture of Carbamazepine and 7. Amino Acids, International Journal Pharmacy and Pharmaceutics Sciences, Vol 6 (1), 2014.

KARYA ILMIAH DISEMINARKAN No Judul Publikasi 1 The Influence Concentration of Tween 80 on The Physical Properties and Dissolution Rate of Mefenamic Acid Tablet, International Seminar on Pharmaceutics Institut Teknologi Bandung, 2007. 2 Characterization of Carbamazepine-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin Inclusion Complex In Solid State Obtained by Freeze Drying, The 8th Asian Conference On Clinical Pharmacy, Surabaya, 2008. 3 The Formation of Inclusion Complex of Carbamazepine-Hydroxypropyl-β -cyclodextrin, Second Collaborative Conference Unair-USM, Universitas Airlangga Surabaya, 2009. 4 Characterization Inclusion Complex of Carbamazepine-Hydroxypropyl -β-cyclodextrin By Spray Drying Method, International Seminar on Medicinal Chemistry and Timmerman Award, Surabaya, 2011. 5 Dissolution Enhancement of Carbamazepine by Inclusion Complex Carbamazepine-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin using Spray Drying Method, Federation of Asian Pharmaceutical Association (FAPA), 24th Congress, Nusa Dua Bali, 2012. Physicochemical Properties and Bioavailability of Carbamazepine-Lysine 6 Prodrug, The 1st International Conference on Pharmaceutics and Pharmaceutical Sciences, Surabaya 14-15th November 2014

179 DISERTASI


DEWI ISADIARTUTI

DISERTASI PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN-ASAM AMINO SEBAGAI UPAYA MEMPERBAIKI SIFAT FISIKOKIMIA DAN BIOAVAILABILITAS KARBAMAZEPIN

Recommend Documents