4.5 Pengukuran Senyawa Uji yang Berpotensi Aktif Antimalaria
3.
Cinchona base Pengukuran senyawa antimalaria cinchona base menggunakan metode voltametri siklis dilakukan menggunakan elektroda kerja emas, elektroda karbon, dan elektroda emas lapis polipirol-politiofen, dengan elektroda pembanding Ag/AgCl, dan elektroda bantu berupa kawat platina.
Pada konsentrasi 6 ppm
4.1.1
(a)
(b)
1. Pada konsentrasi 2 ppm
(a)
(b)
(c) Gambar 4.13 Voltamogram senyawa cinchona base pada 6 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen 4.
(c) Gambar 4.11 Voltamogram senyawa cinchona base pada 2 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen Pengukuran sampel dilakukan pada konsentrasi 2, 4, 6, 8 dan 10 ppm. Gambar 4.11, 4.12, 4.13, 4.14, dan 4.15 adalah voltamogram senyawa cinchona base yang dianalisis menggunakan elektroda emas, elektroda karbon, dan elektroda emas lapis polipirol-politiofen dengan konsentrasi 2, 4, 6, 8, dan 10 ppm. 2.
Pada konsentrasi 4 ppm
(a)
(b)
(c) Gambar 4.14 Voltamogram senyawa cinchona base pada 8 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen 5.
(a)
Pada konsentrasi 8 ppm
Pada konsentrasi 10 ppm
(b) (a)
(c) Gambar 4.12. Voltamogram senyawa cinchona base pada 4 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen
(b)
(c) Gambar 4.15 Voltamogram senyawa cinchona base pada 10 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen Berdasarkan gambar diatas, pola sinyal yang dihasilkan dari ketiga elektroda terlihat berbeda, dimana pola yang menunjukkan puncak oksidasi yang signifikan adalah pada elektroda emas Berdasarkan voltamogram, dapat dilihat nilai
Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
arus puncak oksidasi dan potensial puncak oksidasi seperti yang tertulis dalam tabel 4.4 dan 4.5. Tabel 4.4 Data arus puncak oksidasi pada cinchona base konsentrasi Elektroda
2 ppm
4 ppm
6 ppm
8 ppm
10 ppm
Elektroda Emas
0,0001
0,00025
0,0003
0,00005
0,0001
Elektroda Karbon
0.00003
0.000036
0.00004
0,00007
0,00004
Elektroda Emas lapis polipirolpolitiofen
0.00001
0.00001
0.000025
0,000025
-
Tabel 4.5 Data potensial puncak oksidasi pada cinchona base konsentrasi Elektroda Elektroda Emas Elektroda Karbon Elektroda Emas lapis polipirol-politiofen
2 ppm 0,4
4 ppm 0,4
6 ppm 0,4
8 ppm
10 ppm
0,4
0,45
0,25 0,45
0,35 0,75
0,25 0,55
-0,35
-0,3
0,65
-
-
2H2O (aq) + 2e
H2 (g) + 2OH
4.1.2 Kuinin dihidroklorida Pengukuran senyawa antimalaria kuinin dihidroklorida menggunakan metode voltametri siklis dilakukan menggunakan elektroda kerja emas, elektroda karbon, dan elektroda emas lapis polipirol-politiofen, dengan elektroda pembanding Ag/AgCl, dan elektroda bantu berupa kawat platina. 1. Pada konsentrasi 2 ppm
Reaksi oksidasi ini dianalogkan dengan reaksi metabolisme obat dalam tubuh ketika mengalami oksidasi, salah satunya yaitu transformasi gugus fungsi menjadi gugus fungsi yang lebih polar. Gambar 4.16 adalah gambar struktur senyawa cinchona base. Kemungkinan transformasi gugus fungsi yang terjadi ketika senyawa cinchona base teroksidasi adalah oksidasi gugus hidroksi (OH) menjadi gugus karbonil (C=O), tersubstitusinya gugus hidroksi (OH) kedalam cincin aromatik atau teroksidasinya ikatan rangkap menjadi epoksida. Puncak reduksi yang terjadi di daerah -0,5 mV merupakan puncak reduksi hidrogen dengan reaksi yang terjadi -
Berdasarkan data pada tabel 4.5, dapat dilihat besar potensial puncak oksidasi senyawa cinchona base dengan variasi konsentrasi 2 ppm, 4 ppm, dan 6 ppm pada ketiga elektroda kerja. Pengukuran potensial puncak oksidasi ini diharapkan dapat diketahui besar potensial minimum yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa cinchona base pada masing-masing elektroda kerja, yaitu pada elektroda emas sebesar 0,4 mV, pada elektroda karbon sebesar -0,4 mV, dan pada elektroda emas lapis polipirolpolitiofen sebesar 0,45 mV.
(aq)
dimana puncak reduksi terjadi didaerah ± -0,5 mV. Berdasarkan data pada tabel 4.4, dapat dilihat besar arus puncak oksidasi pada masing-masing konsentrasi. Pengukuran arus puncak oksidasi ini diharapkan dapat mengetahui respon sinyal elektroda terhadap reaksi oksidasi-reduksi senyawa. Adanya perbedaan konsentrasi akan menimbulkan perbedaan arus puncak dan potensial puncak oksidasi, seperti yang terlihat pada tabel 4.4 dan 4.5.
(a)
(c) Gambar 4.17 Voltamogram senyawa kuinin dihidroklorida pada 2 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen 2.
Pada konsentrasi 4 ppm
(a) H
HO H
N
O
[O}
N
H
N H
H
H
[O]
N
HO H
N
H
+
HO H
N OH
N cinchona base
N
H
N
N OH O
H
HO
(b)
H
N cinchona base
HO
(b)
H
[O] HO
N cinchona base
H
N
N
Gambar 4.16 Senyawa cinchona base dengan kemungkinan reaksi oksidasinya Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
(c) Gambar 4.18 Voltamogram senyawa kuinin dihidroklorida pada 4 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen
3.
Tabel 4.6 Data arus puncak oksidasi pada kuinin dihidroklorida
Pada konsentrasi 6 ppm
konsentrasi Elektroda
(a)
2 ppm
4 ppm
6 ppm
8 ppm
10 ppm
Elektroda Emas
0,0001
0,00012
0,00015
0,0003
0,0001
Elektroda Karbon
0,000018
0,000021
0.00003
0,00004
0,00003
-
0,000014
0,000015
0,00003
(b) Elektroda Emas lapis polipirol-politiofen
-
Tabel 4.7 Data potensial puncak oksidasi pada kuinin dihidroklorida 2 ppm
4 ppm
6 ppm
8 ppm
10 ppm
Elektroda Emas
konsentrasi
0,58
0,6
0,6
0,25
0,55
Elektroda Karbon
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
-0,35
0,8
0,65
0,7
Elektroda
(c) Gambar 4.19 Voltamogram senyawa kuinin dihidroklorida pada 6 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen 4.
Pada konsentrasi 8 ppm
(a)
(b)
Elektroda Emas lapis polipirol-politiofen
-
Reaksi oksidasi ini dianalogkan dengan reaksi metabolisme obat dalam tubuh ketika mengalami oksidasi, salah satunya yaitu transformasi gugus fungsi menjadi gugus fungsi yang lebih polar. Gambar 4.22 adalah gambar struktur senyawa kuinin dihidroklorida. Kemungkinan transformasi gugus fungsi yang terjadi ketika senyawa kuinin dihidroklorida teroksidasi adalah oksidasi gugus hidroksi (OH) menjadi gugus karbonil (C=O) terjadinya Odealkilasi (pemutusan eter), dan teroksidasinya ikatan rangkap menjadi epoksida. H
HO
(c) Gambar 4.20 Voltamogram senyawa kuinin dihidroklorida pada 8 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen 5.
O
N H HCl
H
O
N H HCl
[O] O
HCl
HCl
N kuinin dihidroklorida
N H
H
HO
Pada konsentrasi 10 ppm
O
HO
N H HCl
N H HCl
[O] HO
O
H
HO
(b)
CH2O
N
N kuinin dihidroklorida
O
+
HCl
HCl
(a)
-
N H HCl
H
[O]
HO
N H HCl
O
HCl N kuinin dihidroklorida
HCl N
Gambar 4.22 Senyawa kuinin dihidroklorida dengan kemungkinan reaksi oksidasinya
(c) Gambar 4.21 Voltamogram senyawa kuinin dihidroklorida pada 10 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen Gambar 4.17, 4.18, 4.19, 4.20, dan 4.21 merupakan voltamogram senyawa kuinin dihidroklorida yang diukur menggunakan elektroda emas elektroda karbon, dan elektroda emas lapis polipirol-politiofen dengan variasi konsentrasi 2, 4, 6, 8, dan 10 ppm. Berdasarkan voltamogram, dapat dilihat nilai arus puncak oksidasi dan potensial puncak oksidasi seperti yang tertulis dalam tabel 4.6 dan 4.7. Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
Puncak reduksi yang terjadi di daerah -0,5 mV merupakan puncak reduksi hidrogen dengan reaksi yang terjadi 2H2O (aq) + 2e-
H2 (g) + 2OH- (aq)
dimana puncak reduksi terjadi didaerah ± -0,5 mV. Berdasarkan data pada tabel 4.6, dapat dilihat besar arus puncak oksidasi pada masing-masing konsentrasi. Pengukuran arus puncak oksidasi ini diharapkan dapat mengetahui respon sinyal elektroda terhadap reaksi oksidasi-reduksi senyawa. Adanya perbedaan konsentrasi akan menimbulkan perbedaan arus puncak dan potensial puncak oksidasi, seperti yang terlihat pada tabel 4.6 dan 4.7.
Berdasarkan data pada tabel 4.7, dapat dilihat besar potensial puncak oksidasi senyawa kuinin dihidroklorida dengan variasi konsentrasi 2, 4, 6, 8, dan 10 ppm pada ketiga elektroda kerja. Pengukuran potensial puncak oksidasi ini diharapkan dapat diketahui besar potensial minimum yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa cinchona base pada masing-masing elektroda kerja, yaitu pada elektroda emas sebesar 0,58 mV, pada elektroda karbon sebesar -0,4 mV, dan pada elektroda emas lapis polipirol-politiofen sebesar 0,65 mV. 4.1.3 Kuinin hidroklorida Pengukuran senyawa antimalaria kuinin hidroklorida menggunakan metode voltametri siklis dilakukan menggunakan elektroda kerja emas, elektroda karbon, dan elektroda emas lapis polipirol-politiofen, dengan elektroda pembanding Ag/AgCl, dan elektroda bantu berupa kawat platina. 1. Pada konsentrasi 2 ppm
(a)
(b)
Pada konsentrasi 6 ppm
(a)
(b)
(c) Gambar 4.25 Voltamogram senyawa kuinin hidroklorida pada 6 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen 4.
(c) Gambar 4.23 Voltamogram senyawa kuinin hidroklorida pada 2 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen 2.
3.
Pada konsentrasi 8 ppm
(a)
(b)
(c) Gambar 4.26 Voltamogram senyawa kuinin hidroklorida pada 8 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen 5. Pada konsentrasi 10 ppm
Pada konsentrasi 4 ppm
(a)
(b)
(c) Gambar 4.24 Voltamogram senyawa kuinin hidroklorida pada 4 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen
(a)
(b)
(c) Gambar 4.27 Voltamogram senyawa kuinin hidroklorida pada 10 ppm dengan (a) Elektroda emas, (b) Elektroda karbon, (c) Elektroda emas lapis polipirol-politiofen Gambar 4.23, 4.24, 4.25, 4.26, dan 4.27 merupakan voltamogram senyawa kuinin hidroklorida yang diukur menggunakan elektroda emas elektroda karbon, dan elektroda emas lapis polipirol-politiofen dengan variasi konsentrasi 2 ppm, 4 ppm, 6 ppm, 8 ppm dan 10 ppm. Berdasarkan voltamogram, dapat dilihat nilai arus puncak oksidasi dan potensial puncak oksidasi seperti yang tertulis dalam tabel 4.8 dan 4.9.
Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
Tabel 4.8 Data arus puncak oksidasi pada kuinin hidroklorida konsentrasi Elektroda
2 ppm
4 ppm
6 ppm
8 ppm
10 ppm
Elektroda Emas
0,00028
0,0003
0,0003
0,0003
0,00014
Elektroda Karbon
0,00002
0,000033
0.000043
0,000013
0,000025
Elektroda Emas lapis polipirolpolitiofen
0,00001
0,000015
0,00002
-
0,00001
oksidasi ini diharapkan dapat diketahui besar potensial minimum yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa kuinin hidroklorida pada masing-masing elektroda kerja, yaitu pada elektroda emas sebesar 0,49 mV, pada elektroda karbon sebesar -0,25 mV, dan pada elektroda emas lapis polipirol-politiofen sebesar 0,48 mV. 4.6 Penentuan Harga IC50 Senyawa Uji Berdasarkan kurva hubungan antara IC50 dengan arus puncak oksidasi, telah diperoleh persamaan regresi linear sebagai berikut:
Tabel 4.9 Data potensial puncak oksidasi pada kuinin hidroklorida konsentrasi
Y= (3,537 x 10-4) – (2,04 x 10-4) X
2 ppm
4 ppm
6 ppm
8 ppm
10 ppm
Elektroda Emas
0,49
0,5
0,55
0,55
0,55
Elektroda Karbon
-0,2
-0,25
-0,25
-0,55
-0,3
Elektroda Emas lapis polipirol-politiofen
0,48
0,5
0,65
Elektroda
-
Maka harga IC50 senyawa uji yang berpotensi aktif antimalaria dapat dihitung sebagai berikut:
0,7
Reaksi oksidasi ini dianalogkan dengan reaksi metabolisme obat dalam tubuh ketika mengalami oksidasi, salah satunya yaitu transformasi gugus fungsi menjadi gugus fungsi yang lebih polar. Gambar 4.28 adalah gambar struktur senyawa kuinin hidroklorida. Kemungkinan transformasi gugus fungsi yang terjadi ketika senyawa kuinin hidroklorida teroksidasi adalah oksidasi gugus hidroksi (OH) menjadi gugus karbonil (C=O) terjadinya Odealkilasi (pemutusan eter), atau teroksidasinya ikatan rangkap menjadi epoksida. H
HO O
N H HC l
H
O
N H HC l
[O ] O
N kuinin hidroklorida
N H
H
HO O
N H HC l
HO
N H HC l
[O ] HO
+
CH 2 O
N
N kuinin hidroklorida
O
H
H HO O
N H HCl
HO
[O]
N H HCl
O N kuinin hidroklorida
Puncak reduksi yang terjadi di daerah -0,5 mV merupakan puncak reduksi hidrogen dengan reaksi yang terjadi H2 (g) + 2OH- (aq)
dimana puncak reduksi terjadi didaerah ± -0,5 mV. Berdasarkan data pada tabel 4.8, dapat dilihat besar arus puncak oksidasi pada masing-masing konsentrasi. Pengukuran arus puncak oksidasi ini diharapkan dapat mengetahui respon sinyal elektroda terhadap reaksi oksidasi-reduksi senyawa. Adanya perbedaan konsentrasi akan menimbulkan perbedaan arus puncak dan potensial puncak oksidasi, seperti yang terlihat pada tabel 4.8 dan 4.9. Berdasarkan data pada tabel 4.9, dapat dilihat besar potensial puncak oksidasi senyawa kuinin hidroklorida dengan variasi konsentrasi 2 ppm, 4 ppm, dan 6 ppm pada ketiga elektroda kerja. Pengukuran potensial puncak Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
Cinchona base IPa = 0,0001 µA = Y Y= (3,537 x 10-4) – (2,04 x 10-4) X 0,0001= (3,537 x 10-4) – (2,04 x 10-4) X X = IC50 = 1,24 µg/mL
2.
Kuinin dihidroklorida IPa = 0,0001 µA = Y Y= (3,537 x 10-4) – (2,04 x 10-4) X 0,0001= (3,537 x 10-4) – (2,04 x 10-4) X X = IC50 = 1,24 µg/mL
3.
Kuinin hidroklorida IPa = 0,00014 µA = Y Y= (3,537 x 10-4) – (2,04 x 10-4) X 0,00014 = (3,537 x 10-4) – (2,04 x 10-4) X X = IC50 = 1,047 µg/mL
Berdasarkan kurva hubungan antara IC50 dengan arus puncak oksidasi, maka dapat diketahui harga IC50 untuk 3 senyawa alkaloid diatas, yaitu cinchona base dengan IC50 = 1,24 µg/mL, kuinin dihidroklorida dengan IC50 = 1,24 µg/mL, dan kuinin hidroklorida dengan IC50 = 1,047 µg/mL. Namun hasil ini masih belum dapat dijadikan sebagai acuan dan perlu diketahui bahwa penelitian ini merupakan penelitian tahap awal pengujian IC50 dengan metode voltametri siklis. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk memperkuat data.
N
Gambar 4.28 Senyawa kuinin hidroklorida dengan kemungkinan reaksi oksidasinya
2H2O (aq) + 2e-
1.
IV. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian, pola sinyal voltamogram yang terbentukberbeda pada tiap elektroda dan besar puncak oksidasi dipengaruhi oleh konsentrasi . Dari ketiga elektroda yang digunakan, elektroda yang paling sensitif dan selektif untuk pengujian senyawa antimalaria dari kelas cinchona adalah elektroda emas. Pada pengukuran senyawa standar santon pada elektroda emas, diperoleh kurva hubungan antara IC50 dengan arus puncak oksidasi senyawa, sehingga dapat dihitung harga IC50 tiap senyawa, yaitu cinchona base dengan IC50 = 1,24 µg/mL, kuinin dihidroklorida dengan IC50 = 1,24 µg/mL, dan kuinin hidroklorida dengan IC50 = 1,047 µg/mL.
UCAPAN TERIMA KASIH 1. Bapak Prof. Dr. Taslim Ersam selaku dosen pembimbing I dan Bapak Suprapto M.Si, Ph.D, selaku dosen pembimbing II atas segala diskusi, bimbingan, arahan dan semua ilmu yang bermanfaat. 2. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi depdiknas atas dana Hibah Penelitian Strategis Nasional Tahun 2009. 3. Bapak, Ibu, saudara kembar serta adik saya atas segala doa, dorongan dan dukungannya secara materiil dan spiritualnya. 4. Teman-teman seperjuangan PAKTI-ITS dan angkatan 2006 Kimia-ITS atas do’a dan dukungannya 5. Serta pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Daftar Pustaka Gringauz, Alex. 1978. Drugs, how they act and why. The C.V. Mosby Company. Saint Louis Nontprasertl A., S. Pukrittayakameel, D. E. Kyle, S. Vanijanontal and N. J. White. 1996. “Antimalarial activity and interactions between quinine, dihydroquinine and 3-hydroxyquinine against Plasmodium falciparum in vitro”. Transaction of The Royal Society of Tropical Medicine And Hygiene 90: p553-555 Pratt, Colin, 1996, Conducting Polymer, John Wiley & Sons, New Jersey Rocklin, R.D. 1984. Working Electrode Material. L.C., 2, 588-593 Santoso, Joko, dkk, Ed. 2007. Petunjuk Kultur Teknis Tanaman Kina. Pusat Penelitian Teh dan Kina, Bandung
Prosiding KIMIA FMIPA - ITS
