UNIVERSITAS INDONESIA PREPARASI DAN UJI KINERJA MATRIKS KITOSAN UNTUK RILIS TERKENDALI OBAT PARASETAMOL PADA PH SISTEM PENCERNAAN SKRIPSI

UNIVERSITAS INDONESIA

PREPARASI DAN UJI KINERJA MATRIKS KITOSAN UNTUK RILIS TERKENDALI OBAT PARASETAMOL PADA PH SISTEM PENCERNAAN

SKRIPSI

MUHAMMAD IBNU SYAFIQ HUSAIN 0806456682

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA DEPOK JUNI 2012

Preparasi dan..., Muhammad Ibnu Syafiq Husain, FT UI, 2012

HALN JUDUL

UNIVERSITAS INDONESIA


SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik

MUHAMMAD IBNU SYAFIQ HUSAIN 0806456682

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA DEPOK JUNI 2012

ii Universitas Indonesia


HALAM MAN PERN NYATAAN N ORISINIL LITAS

Sk kripsi ini ad dalah hasil karya k sendirri dan semua sumber baiik yang diku utip maupu un dirujuk teelah saya nyyatakan den ngan benar..

Nama N

Ibnu Syafiq : Muhammad M q Husain

NPM N

: 08806456682

Tanda T tang gan

:

Tanggal T

: 277 Juni 2012

iii Universitas s Indonesia


HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh

:

Nama

:

Muhammad Ibnu Syafiq Husain

NPM

:

0806456682

Program Studi

:

Teknik Kimia

Judul Skripsi

:


Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

DEWAN PENGUJI

Pembimbing 1 :

Ir. Kamarza Mulia, M.Sc, Ph.D

( ............................ )

Pembimbing 2 :

Ir. Elsa Krisanti Mulia, M.Sc, Ph.D

( ............................ )

Penguji I

:

Dr,-Ing, Ir, M, Tech Misri Gozan

( ............................ )

Penguji II

:

Dr. Ir. Praswasti PDK Wulan, M.T.

( ............................ )

Penguji III

:

Dr. rer. nat. Ir. Yuswan Muharam M.T. ( ............................ )

Ditetapkan di :

Depok

Tanggal

27 Juni 2012

:

iv Universitas Indonesia


KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan rahmat-Nya, makalah skripsi dengan judul “PREPARASI DAN UJI KINERJA MATRIKS KITOSAN UNTUK RILIS TERKENDALI OBAT PARASETAMOL PADA PH SISTEM PENCERNAAN” ini dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis. Penulisan makalah skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Jurusan Teknik Kimia pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Dalam penyusunan makalah ini, penulis mendapatkan banyak bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: (1) Ir. Kamarza Mulia, M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing dalam penelitian ini. (2) Ir. Elsa Krisanti Mulia, M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing dalam penelitian ini. (3) Keluarga atas dukungan dan doanya. (4) Teman-teman Teknik Kimia UI 2008 atas dorongan, semangat, dan bantuan informasinya. (5) Pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah ikhlas membantu penulis selama penyusunan proposal ini. Harapan penulis, semoga skripsi ini dapat membawa manfaat bagi yang setiap orang yang membacanya dan membawa kontribusi yang berarti bagi pengembangan ilmu pengetahuan di masa depan.

Depok, 27 Juni 2012

Penulis

v Universitas Indonesia


HALAM MAN PERN NYATAAN PERSETU UJUAN PUB BLIKASI TU UGAS AKHIR UNTUK K KEPENTING GAN AKAD DEMIS

Sebagai sivitas akadem mik Universiitas Indonessia, saya yanng bertandaa tangan di bawah b ini:

Nam ma

:

Muhammad Ibnu Syafiq Husaain

NPM M

:

08064456682

Proggram Studi :

Teknikk Kimia

Depaartemen

:

Teknikk Kimia

Faku ultas

:

Teknikk

Jeniss Karya

:

Skripssi

demi d pengeembangan ilmu i pengettahuan, men nyetujui unntuk membeerikan hak kepada k Univversitas Indo onesia Hak Bebas Roya alti Noneksklusif (Non-Exclucive Royalty R Freee Right) atas karya ilmiaah saya yangg berjudul:

“PREPAR RASI DAN UJI U KINER RJA MATRIIKS KITOS SAN UNTU UK RILIS TER RKENDALI OBAT PA ARASETAM MOL PADA A PH SISTE EM PEN NCERNAAN N”

beserta b perangkat yang ada (jikaa diperlukann). Dengann Hak Bebaas Royalti Noneksklusi N if

ini

Universitas

Indonnesia

beerhak

m menyimpan,

mengalihme m edia/formatk kan, mengeloola dalam bentuk b panggkalan data (database), merawat, m m mempublikasi ikan karya ttulis saya seelama tetap m mencantum nama saya sebagai penu ulis/penciptaa dan sebagaai pemilik Haak Cipta. Demikian D peernyataan in ni saya buat dengan d sebennarnya. Depook, 27 Juni 2012 2

Muhammad Ibnu Syaffiq Husain NPM M. 08064566682

vi Universitas s Indonesia


ABSTRAK

Nama

: Muhammad Ibnu Syafiq Husain

NPM

: 0806456682

Judul Penelitian : “PREPARASI DAN UJI KINERJA MATRIKS KITOSAN UNTUK RILIS TERKENDALI OBAT PARASETAMOL PADA PH SISTEM PENCERNAAN” Pembimbing

: Ir. Kamarza Mulia, M.Sc, Ph.D

Preparasi kitosan bertujuan untuk menghasilkan matriks kitosan yang dapat memberikan rilis terkendali senyawa bioaktif pada sistem pencernaan. Pemilihan metode preparasi penautan silang dengan tripolifosfat untuk menjerat obat dan metode gelasi ionotropik dengan alginat untuk mencegah peluruhan matriks kitosan pada lambung serta memiliki profil rilis yang sesuai dengan waktu tinggal sistem pencernaan. Matriks kitosan dievaluasi berdasarkan kandungan senyawa bioaktif dalam kitosan serta profil rilis yang linier terhadap waktu. Matriks kitosan dengan metode preparasi taut silang dan gelasi ionotropik memiliki rilis yang rendah pada kondisi asam dan rilis yang sesuai dengan waktu tinggal sistem pencernaan. Pemuatan obat didalam matriks kitosan didapatkan sebesar 4% dan efisiensi enkapsulasi didapatkan sebesar 10%.

Kata kunci: Alginat, Gelasi Ionotropik , Kitosan, Matriks, Penaut silang. Tripolifosfat.

vii Universitas Indonesia


ABSTRACT

Name

: Muhammad Ibnu Syafiq Husain

Studend ID

: 0806456682

Research Title

: “PREPARATION AND EVALUATION OF CHITOSAN MATRIC FOR DRUG CONTROLLED RELEASE OF PARACETAMOL IN DIGESTIVE SYSTEM PH”

Research Advisor : Ir. Kamarza Mulia, M.Sc, Ph.D

Chitosan preparation is used to produce chitosan matrix that impacts controlled release in digestive system. Crosslinking method by tripolyphospate impacts of drug loading and ionotropic gelation method impacts to avoid release in acid pH digestive system and compatible in residence time of each digestive organ. Chitosan matrix will be evaluated by its drug loading and release profile. Chitosan matrix by crosslinking agent method and ionotropic gelation method able to reduce drug release in acidic condition and have time release suitable with digestive system time. Chitosan matrix also able to load 4% of drug and have 10% as value of encapsulation efficiency.

Key word: Alginate, Chitosan, Crosslinking, Ionotropic Gelation, Matrix, Tripolyphospate.

viii Universitas Indonesia


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. ii HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS .................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv KATA PENGANTAR ............................................................................................ v HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .............................................................. vi ABSTRAK ............................................................................................................ vii ABSTRACT ......................................................................................................... viii DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................... xii 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2 1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 3 1.4 Batasan Masalah ............................................................................................ 3 1.5 Sistematika Penulisan .................................................................................... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5 2.1 Kitosan .......................................................................................................... 5 2.2 Sistem Matriks............................................................................................... 6 2.3 Preparasi Kitosan........................................................................................... 7 2.3.1 Metode Penautan Silang ......................................................................... 7 2.3.2 Metode Ionotropic Gelation ................................................................... 8 2.4 Sistem Pencernaan Tubuh ............................................................................. 8 2.5 Senyawa Bioaktif ........................................................................................ 10 2.6 Mekanisme Rilis .......................................................................................... 11 2.7 Kanker Usus ................................................................................................ 12 2.8 Analisis Sampel ........................................................................................... 13 2.8.1 Scanning Electron Microscope (SEM) ................................................. 13 2.8.2 Spektofotometri UV-Visible ................................................................. 13 BAB 3 METODE PENELITIAN ......................................................................... 14 3.1 Diagram Penelitian Keseluruhan ................................................................. 14 ix Universitas Indonesia


3.2 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................................... 15 3.2.1 Alat ....................................................................................................... 15 3.2.2 Bahan .................................................................................................... 16 3.3 Prosedur Penelitian ...................................................................................... 17 3.3.1 Metode Penautan Silang ....................................................................... 17 3.3.2 Metode Ionotropic Gelation ................................................................. 18 3.3.3 Karakterisasi Kitosan ........................................................................... 18 3.3.4 Uji Kinerja Metode Preparasi Kitosan................................................. 18 3.3.5 Preparasi Media Fluida Sintetik ........................................................... 19 3.3.6 Preparasi Metode Kalibrasi .................................................................. 19 3.3.7 Rilis Obat pada Fluida Sintetik ............................................................. 20 3.3.8 Variabel Penelitian ............................................................................... 21 3.3.9 Teknik Pengambilan Data .................................................................... 22 3.3.10 Teknik Pengolahan dan Analisis Data ................................................ 22 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................ 24 4.1 Preparasi Matriks Kitosan ......................................................................... 24 4.2 Rilis In Vitro ............................................................................................. 30 4.2.1 Rilis Obat Pada Kondisi Paralel ........................................................... 31 4.2.2 Pengaruh Ionotropic gelation terhadap Difusi Obat............................. 39 4.2.3 Rilis Obat Pada Kondisi Seri ................................................................ 43 4.3 Penjeratan Obat ......................................................................................... 45 4.3.1 Efisiensi Enkapsulasi ............................................................................ 46 4.3.2 Pemuatan Obat (Drug Loading) ........................................................... 48 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 50 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 50 5.2 Saran ......................................................................................................... 50 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 51 LAMPIRAN .......................................................................................................... 55

x Universitas Indonesia


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Struktur Kitosan ................................................................................. 5 Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 14 Gambar 3. 2 Grafik Konsentrasi Parasetamol dan Absorbansi ............................. 20 Gambar 3. 3 Grafik Efisiensi Pelepasan Parasetamol dan Waktu ........................ 23 Gambar 4. 1 Kitosan ............................................................................................. 25 Gambar 4. 2 Parasetamol ...................................................................................... 25 Gambar 4. 3 Struktur Senyawa Ionik Tripolifosfat .............................................. 26 Gambar 4. 4 (a) Ikatan Kitosan dan TPP (b) Lapisan Taut Silang Kitosan dan TPP ........................................................................................................................ 27 Gambar 4. 5 Struktur Alginat................................................................................ 28 Gambar 4. 6 Interaksi Alginat dan Kitosan .......................................................... 28 Gambar 4. 7 Peristiwa Ionotropic Gelation pada Alginat ..................................... 29 Gambar 4. 8 Struktur Senyawa Bead Kedua Matriks Kitosan.............................. 29 Gambar 4. 9 Kurva Fluida Sintetik Standar Pengaruh Konsentrasi terhadap Absobansi .............................................................................................................. 30 Gambar 4. 10 Rilis Obat Paralel pH 1,2 Pengaruh Rilis Obat terhadap Waktu Rilis ............................................................................................................................... 32 Gambar 4. 11 Rilis Obat Paralel pH 4 .................................................................. 34 Gambar 4. 12 Rilis Obat Paralel pH 7,4 ............................................................... 36 Gambar 4. 13 Morfologi Matriks Kitosan dalam Fluida Sintetik pH (a) 1,2 (b) 4 (c) 7,4 .................................................................................................................... 39 Gambar 4. 14 Pengaruh CaCl2 terhadap Rilis Obat .............................................. 41 (b) Gambar 4. 15 Efek difusi fluida sintetik (a) Konsentrasi CaCl2 12% Konsentrasi CaCl2 6% ........................................................................................... 42 Gambar 4. 16 Simulasi Pelepasan Obat pada Sistem Pencernaan Tubuh Manusia ............................................................................................................................... 44 Gambar 4. 17 Pencucian pada Bead dengan Konsentrasi Fluida sintetik CaCl2 (a) 12 % (b) 6 % ......................................................................................................... 47 Gambar A. 1 Larutan Kitosan, Asam Asetat dan Parasetamol ............................. 55 Gambar A. 2 Larutan Penaut Silang Tripolifosfat ................................................ 55 Gambar A. 3 Bead Pertama Setelah Penautan Silang ........................................... 56 Gambar A. 4 Bead Pertama Setelah Disaring ....................................................... 56 Gambar A. 5 Bead Pertama Setelah Digerus ........................................................ 57 Gambar A. 6 Larutan Alginat dan Kitosan ........................................................... 57 Gambar A. 7 Pembentukan Bead Kedua Setelah Disaring ................................... 58 Gambar A. 8 Bead Kedua Setelah Digerus ........................................................... 58 Gambar B. 1 Simulasi Sistem Pencernaan Manusia ............................................. 75

xi Universitas Indonesia


DAFTAR TABEL

Tabel 3. 1 Alat dan Perincian Alat yang Digunakan ............................................ 15 Tabel 3. 2 Bahan dan Perincian Bahan yang Digunakan ...................................... 16 Tabel 4. 1 Rilis Obat Paralel pH 1.2 ..................................................................... 31 Tabel 4. 2 Rilis Obat Paralel pH 4 ........................................................................ 33 Tabel 4. 3 Rilis Obat Paralel pH 7,4 ..................................................................... 35 Tabel 4. 4 Perbandingan Rilis Obat terhadap Ionotropic gelation ....................... 40 Tabel 4. 5 Simulasi Pelepasan Obat pada Sistem Pencernaan Tubuh Manusia.... 43 Tabel 4. 6 Perbandingan Efisiensi Enkapsulasi terhadap Variasi Variabel Ionotropic Gelation ............................................................................................... 47 Tabel 4. 7 Perbandingan Pemuatan Obat terhadap Variasi Proses Ionotropic Gelation................................................................................................................. 48 Tabel B. 1 Kurva Pembuatan Larutan Standar ..................................................... 59 Tabel B. 2 Rilis Obat Pada pH 1,2 ........................................................................ 61 Tabel B. 3 Rilis Obat Pada pH 4 ........................................................................... 62 Tabel B. 4 Rilis Obat Pada pH 7,4 ........................................................................ 63 Tabel B. 5 Penjeratan Obat Pada Kondisi Paralel................................................. 64 Tabel B. 6 Penjeratan Obat & Loading Obat Pada Kondisi Paralel ..................... 64 Tabel B. 7 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 1 ................................................... 65 Tabel B. 8 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 1(Lanjutan) .................................. 66 Tabel B. 9 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 1 (Lanjutan) ................................. 67 Tabel B. 10 Penjeratan Obat & Loading Obat Pada Kondisi Seri Trial 1 ............ 67 Tabel B. 11 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 2 ................................................. 68

xii Universitas Indonesia


BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Kanker merupakan penyakit mematikan di Indonesia dengan menjadi salah satu penyumbang kematian terbesar selain penyakit jantung (Depkes, 2012). Salah satu jenis penyakit kanker yang menyerang bagian pencernaan adalah kanker usus yang bentuk penanganannya dapat dilakukan dengan cara pemberian senyawa bioaktif terapi oral (Marks & Fox, 1991). Untuk terapi yang maksimal, senyawa bioaktif tersebut diharapkan dapat bekerja pada organ yang sakit dengan melepaskan senyawa bioaktif tersebut tepat pada organ yang sakit. Metode yang digunakan untuk melepaskan senyawa bioaktif secara tepat pada organ yang sakit disebut dengan rilis terkendali (controlled release). Obat tersebut pun diharapkan rilis dengan perlahan dan stabil agar mencapai efek terapetiknya (efek yang dicapai oleh suatu obat dengan komposisi tertentu untuk menyembuhkan) dan tidak rilis secara berlebihan yang dapat mengakibatkan overdosis sehingga rilis tersebut sering disebut dengan rilis perlahan (slow release). Kitosan merupakan polimer alam yang ramah lingkungan, dengan potensi yang besar untuk aplikasi farmasi karena sifatnya yang biokompatibel, biodegradabel, dan non-toksisitas. Kitosan dapat direkayasa dalam bentuk yang berfungsi sebagai depot untuk melepaskan senyawa bioaktif secara terkendali sehingga rilis bioaktif dapat dikontrol pada organ yang sakit (Prabaharan, 2008). Sifat lain dari kitosan yaitu memiliki gugus amino dengan nilai pKa~6,5 sehingga dapat terprotonasi pada pH rendah dan larut dalam suasana asam. Kitosan yang ingin diformulasikan untuk penyembuhan penyakit akut pada sistem pencernaan seperti kanker usus dikhawatirkan akan melarut seluruhnya sebelum sampai ke usus sebagai organ yang sakit sehingga preparasi lanjutan diperlukan. Preparasi lanjutan kitosan yang dipilih untuk sediaan oral akan dilakukan dengan metode yang menghindarkan kitosan melarut dengan cepat karena asam lambung. Metode tesebut pun harus menggunakan bahan dengan tingkat toksisitas sangat rendah sehingga tidak memberikan efek samping. Metode preparasi

1 Universitas Indonesia


2

alternatif yang digunakan adalah sistem yang berdasarkan kitosan dan alginat. Kitosan dengan gugus amino merupakan zat yang larut dalam pH rendah dan tidak larut dalam pH tinggi. Sedangkan alginat merupakan senyawa dengan gugus karboksil yang tidak larut dalam pH rendah. Dengan melakukan pencampuran kedua zat tersebut, gugus amino dari kitosan dan gugus karboksil dari sodium alginat secara ionik berinteraksi untuk membentuk polielektrolit kompleks (George et al, 2006). Kompleksasi antara kitosan dengan alginat akan mengurangi porositas dari gel. Matriks kitosan yang dibentuk diharapkan dapat menjerat obat semaksimal mungkin. Penjeratan antara obat dengan kitosan pun dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa tripoliposfat dengan tingkat toksisitas yang sangat rendah sehingga terbentuk lapisan matriks dimana obat dapat terjerat di dalamnya (Shu & Zhu, 2002). Penjeratan obat semaksimal mungkin dengan metode penautan silang menggunakan tripolifosfat serta mengurangi kelarutan kitosan pada pH rendah dengan metode gelasi ionotropik menggunakan alginat di dalam sistem matriks kitosan diharapkan merupakan kombinasi yang sangat baik yang dapat membentuk matriks kitosan yang tahan terhadap pH asam serta memiliki rilis yang sesuai dengan waktu tinggal sistem pencernaan. Penelitian ini akan diuji kinerjanya dengan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui morfologi partikel dan Spektofotometri UV-Visible untuk mengukur profil rilis senyawa bioaktif pada fluida sintetik organ pencernaan yang dilakukan secara seri (simulasi sistem pencernaan dengan waktu tinggal sistem pencernaan dan kondisi pH sistem pencernaan) dan paralel (matriks kitosan diuji secara terpisah di masing-masing fluida sintetik). Penerapan sistem matriks berbasis kitosan yang menggabungkan aspek-aspek rilis terkendali di sistem pencernaan, kitosan sebagai produksi lokal, dan rekayasa, diharapkan juga dapat menjadi pendekatan alternatif untuk pemanfaatan keberagaman senyawa bioaktif tradisional yang lebih terjangkau oleh masyarakat luas.

1.2 Rumusan Masalah Penelitian ini akan dilakukan untuk meneliti sejauh mana pengaruh metode preparasi untuk mencegah peluruhan kitosan pada lambung serta sejauh

Universitas Indonesia


3

mana pengaruh metode preparasi untuk mengontrol rilis senyawa bioaktif pada kitosan yang sesuai dengan waktu tinggal dalam sistem pencernaan. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini ialah menghasilkan

kitosan yang

meluruh

minimum di dalam lambung serta memiliki waktu rilis yang sesuai dengan waktu tinggal setiap organ pencernaan sampai dengan usus besar sebagai organ sumber penyakit akut. 1.4 Batasan Masalah Berikut ini adalah penjabaran ruang lingkup penelitian ini: 1. Polimer alami yang digunakan adalah kitosan 2. Metode preparasi yang digunakan sistem yang berbasis kitosan, tripolifosfat dan alginat 3. Senyawa model obat yang digunakan adalah senyawa model parasetamol 4. Media yang digunakan adalah fluida sintetik yang memiliki pH sistem pencernaan 5. Karakterisasi metode preparasi dapat dilakukan dengan SEM dan uji kinerja metode preparasi dapat dilakukan dengan Spektofotometri UVVisible.

1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dilakukan dengan membagi tulisan menjadi tiga bab, yaitu: BAB 1:

PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, perumusan masalah yang dibahas, tujuan dilakukannya penelitian, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2:

TINJAUAN PUSTAKA



4

Bab ini berisi penjelasan kitosan, sistem matriks, preparasi kitosan, sistem pencernaan tubuh, senyawa bioaktif, mekanisme rilis, kanker usus sebagai salah satu contoh pemyakit akut di dalam sistem pencernaan serta metode analisis. BAB 3:

METODE PENELITIAN Bab ini berisi tentang diagram alir penelitian, bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian, prosedur penelitian, variabel, serta teknik pengambilan dan pengolahan data.

BAB 4:

HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang analisis preparasi mikrosfer kitosan, rilis in vitro matriks kitosan, dan penjeratan obat.

BAB 5:

KESIMPULAN DAN SARAN



BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kitosan Kitosan merupakan modifikasi kimia dari kitin yang dapat ditemukan pada cangkang udang. Kualitas dan nilai ekonomi kitosan ditentukan oleh besarnya derajat deasetilasi. Semakin tinggi derajat deasetilasi suatu kitosan, semakin tinggi kualitas dan harga jualnya. Kitosan adalah jenis polimer rantai yang tidak linier. Kitosan mempunyai rumus umum (C6H11NO4)n atau disebut sebagai (1,4)-2Amino-2-Deoksi -D-Glukosa, yang mempunyai berat molekul rata-rata 120.000. Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2. 1 Struktur Kitosan (Shu & Zhu, 2001)

Adanya gugus amino yang bebas merupakan salah satu faktor yang membuat peluruhan kitosan ketika terjadi interaksi dan penetrasi antara larutan asam lambung dengan kitosan sehingga kitosan memerlukan metode preparasi untuk mencegah peluruhannya pada larutan tersebut. Kitosan merupakan senyawa yang sedikit larut dalam HCl, HNO3, dan 0.5% H3PO4 dan tidak larut dalam H2SO4. Kitosan tidak larut dalam air, pelarutpelarut organik, juga tidak larut dalam alkali dan asam – asam mineral pada pH di atas 6,5. Dengan adanya sejumlah asam, maka dapat larut dalam air – methanol, air – etanol, air – aseton, dan campuran lainnya. Oleh karena itulah, kitosan membutuhkan metode preparasi untuk mencegah kelarutannya pada lambung. Multiguna kitosan tidak terlepas dari sifat alaminya. Sifat kitosan, antara lain: •

Polimer poliamin berbentuk linear,

•

Bersifat muchoadhesive (menempel pada membran mukos),



6

•

Biodegradable (dapat terdegradasi di dalam tubuh manusia),

•

Non toksik di dalam tubuh

•

Berbentuk gel dengan polianion,

•

Berat molekul tinggi,

•

Densitas tinggi,

•

Viskositas bervariasi,

•

Dapat dimodifikasi secara kimia.

Sifat-sifat tersebutlah yang membuat kitosan dapat dijadikan sebagai pembawa senyawa bioaktif yang aman di dalam tubuh manusia.

2.2 Sistem Matriks Sistem matriks merupakan sistem yang paling sederhana dan sering digunakan dalam pembuatan sistem rilis lambat. Matriks adalah zat pembawa padat yang didalamnya obat tersuspensi secara merata, zat pembawa ini umumnya memperpanjang laju pelepasan obat. Obat berada dalam persen yang lebih kecil dari matriks sehingga matriks dapat memberikan perlindungan yang lebih besar terhadap air dan obat akan berdifusi keluar secara lambat (Shargel et al, 2005). Dikenal ada tiga macam bentuk matriks penghalang yang dapat digunakan untuk memformulasikan tablet dengan matriks : a. Golongan matriks penghalang dari bahan yang tidak larut (skeleto matriks), dirancang utuh dan tidak pecah dalam saluran pencernaan. Zat aktif dibuat dengan berbagai cara salah satunya zat aktif dicampur dengan satu atau lebih bahan tambahan dengan tidak larut dalam saluran cerna, kemudian digranul. Tahap yang menentukan laju pelepasan obat dari formula ini adalah penetrasi cairan dalam matriks yang dapat dinaikkan dengan menggunakan bahan pembasah sehingga dapat menambah perembesan air kedalam matriks yang menyebabkan disolusi dan difusi obat dari saluran-saluran yang dibentuk dalam matriks (Ansel et al, 1995). b. Golongan matriks dari bahan yang tidak larut dalam air tetapi dapat terkikis oleh medium elusi. Golongan berupa lilin, lemak, asam stearat, polietilen glikol. Pelepasan obat proses difusi, erosi dan lepasnya obat



7

lebih cepat dibandingkan polimer yang tidak larut. Pelepasan zat aktif dari matriks hidrofob ditentukan oleh sifat dan presentase bahan pembawa berlemak, ukuran ganda, jumlah granolometer, kelarutan zat aktif dan gaya kempa, pH saluran cerna, dan reaksi enzimatik. c. Golongan pembentuk matriks yang tidak dapat dicerna dan dapat membentuk gel didalam saluran pencernaan. Contoh bahan ini adalah natrium

alginat,

metil

selulosa,

galaktomenosa.

Pelepasan

obat

dikendalikan melalui penetrasi air, melalui lapisan yang terbentuk karena hidrasi polimer dan difusi obat melalui polimer yang terhidrasi (Ansel, et al., 1995).

2.3 Preparasi Kitosan Penggunaan kitosan pada obat akan memberikan efek pelepasan obat terkontrol dengan memberikan perlakuan khusus dan memperhatikan berbagai kombinasi antara obat – polimer. Sistem berbasis mikrosfer memiliki permukaan yang besar untuk rasio volume, dapat meningkatkan umur konstituen aktif dan kontrol pelepasan senyawa bioaktif. Metode preparasi yang digunakan adalah metode penautan silang dan metode ionotropic gelation. 2.3.1 Metode Penautan Silang Penggunaan penaut silang memiliki kemungkinan menimbulkan toksik serta efek-efek lain yang tidak diinginkan (Illum, 1998). Preparasi penaut silang yang menggunakan anion lebih sederhana dibandingkan dengan polianion. Sebagai contoh, penaut silang TPP (Tripolifosfat) dapat dipersiapkan dengan mencampurkan droplet kitosan ke dalam larutan TPP dan telah dibuktikan pada penelitian sebelumnya bahwa TPP aman digunakan di dalam dunia farmasi (Kawashima et al, 1985). Kitosan memiliki kekuatan mekanikal yang buruk sehingga memiliki keterbatasan dalam penggunaannya di dunia farmasi. Pada studi sebelumnya pun telah dikembangkan bahwa untuk memperbaiki kekuatan mekanik dari partikel kitosan sampai dengan 10 kali lipat dapat dilakukan dengan menggunakan TPP sebagai penaut silang karena terdapat interaksi elektrostatik antara TPP dengan kitosan (Shu et al, 2001). Analisis lapisan permukaan



8

menunjukkan bahwa penautan silang kitosan dengan difusi anion tahap demi tahap akan mempengaruhi sifat partikel kitosan secara signifikan (Shu & Zhu, 2000). Semakin cepat waktu difusi untuk masing-masing penaut silang maka semakin buruk sifat dan bentuk yang didapatkan dari partikel kitosan. 2.3.2 Metode Ionotropic Gelation Dalam aplikasi metode ionotropic gelation, matriks yang dibuat dari polimer tipe gel (seperti alginat) dibuat dengan melarutkan polimer dalam larutan berair kemudian mensuspensikan bahan aktif dalam campuran, selanjutnya menggunakan alat untuk mendapatkan mikrodroplet. Mikrodroplet tersebut dijatuhkan ke hardening bath. Hardening bath biasanya mengandung larutan kalsium klorida, dimana ion kalsium divalent menyambung silang polimer membentuk matriks tergelatinasi. Metode ini melibatkan sistem semua cairan dan menghindari residu pelarut dalam matriks (Yu et al, 2008). 2.4 Sistem Pencernaan Tubuh Sistem pencernaan manusia memiliki mekanisme yang sangat kompleks (Anthea et al, 1993). Pada dasarnya sistem pencernaan (mulai dari mulut sampai anus) berfungsi sebagai penerima makanan, pemecah makanan menjadi zat-zat gizi, penyerap zat-zat gizi ke dalam aliran darah serta pembuang bagian makanan yang tidak dapat dicerna dari tubuh. Di bagian mulut, lidah mengandung enzim yang memecah protein dan menyerang bakteri secara langsung. Pada organ ini, matriks kitosan tidak disimulasikan karena sangat cepatnya kontak obat yang langsung ditelan oleh pasien di mulut sehingga aman dan tidak akan merubah sifat dan bentuknya. Kerongkongan (esofagus) merupakan saluran berotot yang berdinding tipis dan dilapisi oleh selaput lendir. Kerongkongan menghubungkan tenggorokan dengan lambung. Makanan didorong oleh gelombang kontraksi dan relaksasi otot ritmik yang disebut dengan peristaltik. Pada organ sistem pencernaan ini pun tidak disimulasikan pada matriks kitosan karena partikel kitosan yang akan dibuat untuk penyalutan obat berukuran lebih kecil daripada diameter ruang peristaltik kerongkongan (±5 cm) sehingga tidak akan terpengaruh oleh gaya mekanik kerongkongan.



9

Lambung merupakan organ otot berongga yang besar dan berbentuk seperti kandang keledai, terdiri dari 3 bagian yaitu kardia, fundus dan antrum. Makanan masuk ke dalam lambung dari kerongkongan melalui otot berbentuk cincin (sfingter), yang bisa membuka dan menutup. Lambung berfungsi sebagai gudang makanan, yang berkontraksi secara ritmik untuk mencampur makanan dengan enzim-enzim. Asam klorida menciptakan suasana yang sangat asam, yang diperlukan oleh pepsin guna memecah protein. Keasaman lambung yang tinggi juga berperan sebagai penghalang terhadap infeksi dengan cara membunuh berbagai bakteri. Suasana asam dirangsang oleh saraf yang menuju ke lambung, gastrin (hormon yang dilepaskan oleh lambung) dan histamin (zat yang dilepaskan oleh lambung). Enzim-enzim yang diproduksi di dalam lambung membuat organ ini memiliki sifat asam. Kitosan memiliki gugus amino dengan nilai pKa~6,5 sehingga dapat terprotonasi pada pH rendah dan larut dalam suasana asam pada lambung (Prabaharan, 2008). Oleh karena itulah pada organ pencernaan ini, diperlukan adanya simulasi untuk matriks kitosan yang telah diaplikasikan dalam metode preparasi. Organ lambung sendiri akan disimulasikan dengan fluida sintetik lambung yang memiliki pH 1,4 sesuai dengan waktu perjalanan obat dilambung, yaitu selama 2 jam. Lambung melepaskan makanan ke dalam usus halus. Usus halus yang memiliki bagian duodenum yang menerima enzim pankreatik dari pankreas dan empedu dari hati. Cairan tersebut merupakan bagian yang penting dari proses pencernaan dan penyerapan. Dinding usus halus pun kaya akan pembuluh darah yang mengangkut zat-zat yang diserap ke hati melalui vena porta. Oleh karena itulah rilis pada obat di usus halus pun tidak dihindari karena senyawa bioaktif yang akan digunakan akan melakukan penanganan penyakit secara mikroskopis lewat organ ini. Senyawa bioaktif dapat mematikan sel kanker secara mikroskopis, dalam artian, zat yang bersifat sitotoksik akan terserap di dalam darah dari usus halus, kemudian akan berperan sebagai inhibitor di dalam sistem transfer elektron mitokondria organ yang sakit sehingga akan mengurangi pembentukan ATP dari mitokondria sehingga sel kanker tidak mendapatkan bahan baku untuk tumbuh dan pada akhirnya mati dengan sendirinya (Londershausen et al, 1991). Organ usus halus sendiri akan disimulasikan dengan



10

fluida sintetik usus halus yang memiliki pH 4 untuk duodenum selama 1 jam dan pH 7,4 sesuai dengan waktu perjalanan obat bagian terbesar dari usus halus, yaitu jejunum dan ileum selama 5 jam. Setelah melewati usus halus, organ pencernaan berikutnya adalah usus besar. Usus besar menghasilkan lendir dan berfungsi menyerap air dan elektrolit dari tinja. Banyaknya bakteri yang terdapat di dalam usus besar berfungsi mencerna beberapa bahan dan membantu penyerapan zat-zat gizi. Organ ini merupakan target utama dari rilis senyawa bioaktif. Mayoritas komposisi senyawa bioaktif dilepaskan pada organ ini sebagai salah satu bentuk penanganan makroskopis dari penyakit kanker usus. Obat herbal yang dilepaskan di bagian usus besar diharapkan dapat berperan sebagai inhibitor dalam oksidase NADH yang ditemukan dalam membran plasma sel tumor di usus besar sehingga membunuh sel kanker yang berada di lapisan luar usus besar (Moire et al, 1995). Waktu lamanya obat di dalam organ ini diperkirakan berlangsung selama 12 jam. Organ usus besar sendiri akan disimulasikan dengan fluida sintetik usus besar yang memiliki pH 6,8 sesuai dengan waktu perjalanan obat tersebut. Organ pencernaan terakhir adalah anus yang merupakan lubang di ujung saluran pencernaan dimana bahan limbah keluar dari tubuh. Sebagian anus terbentuk dari permukaan tubuh (kulit) dan sebagian lainnya dari usus. Suatu cincin berotot (sfingter ani) menjaga agar anus tetap tertutup. Pada organ ini tidak dilakukan simulasi terhadap kitosan karena tidak adanya objektif untuk melepas senyawa bioaktif pada anus.

2.5 Senyawa Bioaktif Obat yang akan dipilih untuk disalut dengan kitosan yang akan dipreparasi dengan metode terpilih untuk melepaskan obat ke dalam usus besar sebagai target utama dan usus halus sebagai target sampingan diharapkan merupakan senyawa bioaktif yang memiliki karakteristik: •

Mudah didapat sebagai salah satu bentuk optimasi pemanfaatan keberagaman senyawa bioaktif tradisional di Indonesia

•

Aman sehingga tidak menimbulkan efek samping yang berbahaya



11

•

Murah sehingga dapat menjadi alternatif pilihan obat masyarakat di Negara berkembang seperti Indonesia

•

Memiliki kinerja yang baik sehingga obat dapat benar-benar efektif dalam membantu kesembuhan pasien

Pendekatan yang dipakai oleh penulis terhadap karakteristik tersebut adalah obat herbal. Beberapa penelitian telah mendukung kriteria-kriteria yang telah disebutkan diatas. Salah satunya adalah pembuktian dari Annonaceous acetogenin yaitu zat yang tedapat pada sirsak, terbukti secara in vitro memiliki kemampuan sitotoksik 10.000 kali lebih kuat daripada terapi kemoterapi (Rieser et al, 1997). Salah satu penelitian pun menyebutkan bahwa Annonaceous acetogenin bekerja secara spesifik terhadap beberapa jenis kanker dan relatif tidak toksik terhadap sel normal. (Oberlies et al, 1995). Pendekatan dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi fasilitas rilis obat terkendali dari senyawa bioaktif tradisional sehingga dapat memenuhi karakteristik diatas. Namun dikarenakan ekstraksi Acetogenin yang masih dalam tahap penelitian, untuk percobaan kali ini, peneliti masih menggunakan parasetamol yang merupakan senyawa bioaktif pendamping dari obat kanker berfungsi untuk mencegah peradangan yang disebabkan oleh sel kanker di organ yang sakit dan adanya pembengkakan sebagai efek samping dari zat asing yang masuk ke dalam tubuh. Parasetamol (obat anti peradangan yang larut dalam air), dipilih karena kestabilannya dalam suasana asam dan netral atau sedikit basa untuk waktu kurang dari 24 jam (Granberg & Rasmuson, 1999). 2.6 Mekanisme Rilis Peristiwa rilis obat atau zat aktif dari polimer dapat terjadi melalui tiga mekanisme yaitu difusi, degradasi dan penggembungan (swelling) yang diikuti dengan difusi. Difusi terjadi ketika sebuah obat atau zat aktif mengalir melalui pori – pori yang terdapat pada matriks polimer atau melalui ruang antara rantai – rantai polimer. Ukuran pori di dalam matriks polimer yang seragam serta ketebalan matriks yang tidak berubah menyebabkan proses rilis obat berjalan konstan sepanjang periode tertentu. Rilis zat aktif juga dapat terjadi ketika rantai – rantai polimer mengalami penggembungan akibat kondisi tubuh yang berubah



12

karena terjadinya perubahan pH, suhu, enzim atau stimulus – stimulus yang lain. Setelah rantai – rantai polimer menggembung maka zat aktif akan dengan mudah berdifusi dan setelah stimulusnya berkurang atau hilang akibat penyakitnya sudah disembuhkan maka rantai – rantai polimer akan kembali lagi ke konfigurasi awal dengan tidak mengeluarkan zat aktif kembali. Hal ini akan menghilangkan kemungkinan terjadinya overdosis obat. Setelah melepaskan semua zat aktif yang dikandungnya maka matriks polimer akan mengalami degradasi sebagai hasil dari hidrolisis rantai – rantai polimer menjadi molekul – molekul kecil yang dapat diterima oleh sistem tubuh kita. (Kusumastuti, 2009). 2.7 Kanker Usus Kanker merupakan salah satu penyakit serius yang ada di Indonesia. Kanker merupakan penyakit mematikan dengan menjadi penyumbang kematian ketiga terbesar setelah penyakit jantung (Depkes, 2012). Kanker adalah suatu penyakit sel dengan ciri gangguan atau kegagalan mekanisme pengatur multiplikasi dan fungsi homeostasis lainnya pada organisme multiseluler. Usus besar merupakan bagian dari sistem pencernaan dimana material sisa pencernaan disimpan. Rektum adalah akhir dari bagian usus besar yang berhubungan langsung dengan anus. Tumor di usus besar tumbuh dari dindingdinding usus besar yang beerikutnya disebut sebagai polip. Polip yang terus bertahan lama di organ ini berikutnya akan tumbuh kembang menjadi sel kanker. Oleh karena itulah salah satu bentuk pengobatan yang akan diberikan langsung pada usus besar sehingga senyawa bioaktif langsung kontak dengan sel kanker yang ada di organ tersebut. Sel kanker yang terdapat pada usus besar juga mampu untuk berkembang ke organ lain seperti otak, tulang, hati dan paru-paru (Weinberg, 2007) secara metatesis. Sel kanker memiliki kemampuan untuk menginvasi jaringan pembuluh darah dan menemukan jalannya ke aliran darah. Pada aliran darah, sel kanker dapat memasuki bagian tubuh lain secara virtual dan membuat jaringan baru di organ tubuh tersebut. Oleh karena itulah senyawa bioaktif pun harus disebarkan ke organ lain melalui pembuluh darah yang ada di dinding-dinding usus halus.



13

2.8 Analisis Sampel Metode analisis yang digunakan adalah Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui morfologi partikel dan Spektofotometri UV-Visible untuk mengukur profil rilis senyawa bioaktif pada masing-masing fluida sintetik. 2.8.1 Scanning Electron Microscope (SEM) Scanning Electron Microscope menggunakan sinar elektron berenergi tinggi difokuskan untuk menghasilkan berbagai sinyal pada permukaan sampel padat. Sinyal yang berasal dari interaksi antara elektron – sampel mengungkapkan informasi tentang sampel morfologi eksternal (tekstur), komposisi kimia dan struktur kristal serta orientasi dari bahan yang membentuk sampel. Pada

analisis

Scanning

Electron

Microscope,

photomicrograph

pemindaian elektron diambil pada tegangan percepatan 30 KV, tekanan chamber 0,6 mm Hg dan pembesaran asli 800 kali. 2.8.2 Spektofotometri UV-Visible Spektrofotometer UV-Visible (sinar tampak) adalah analisa kuantitatif dan kualitatif spesies kimia dengan pengukuran absorbansi atau transmitansi dalam spektroskopi.

Spektrofotometer

UV-Visible

adalah

pengukuran

panjang

gelombang dan intensitas sinar ultraviolet dan cahaya tampak yang diabsorbsi oleh sampel, biasanya digunakan untuk molekul dan ion anorganik atau kompleks didalam larutan. Alat ini banyak bermanfaat untuk penentuan konsentrasi senyawa – senyawa yang dapat menyerap radiasi pada daerah ultraviolet 200–400nm atau daerah sinar tampak 200–800 nm (Sastrohamidjojo, 1991). Pada penelitian ini analisis spektrofotometer UV-Visible bertujuan untuk mengetahui profil rilis kitosan dan obat terhadap waktu.



BAB 3 METOD DE PENELIITIAN

3 Diagra 3.1 am Penelitiaan Keseluru uhan Peneelitian dilakuukan di labboratorium Dasar D Prosees Kimia Departemen D T Teknik Kim mia Fakultass Teknik Unniversitas Inndonesia. D Diagram alir penelitian m matriks kitosan untuk rillis terkendalli senyawa bioaktif b padaa pH sistem pencernaan p d dengan variaasi metode preparasi p dituunjukkan pada Gambar 3.1. 3

Gambar 3. 1 Diagram Alirr Penelitian

Tahaapan awal penelitian p addalah studi literatur yaang dilakukkan dengan m mempelajari i jurnal puublikasi nasiional mauppun internassional yang berkaitan d dengan pen nelitian kitoosan sebeluumnya. Selaanjutnya koombinasi kiitosan dan P Parasetamol l akan digunakan dengann preparasi metode m tercaantum yang diharapkan d m menghasilka an partikel berukuran kecil. Sellanjutnya partikel dikaarakterisasi m menggunaka an Scanningg Electron M Microscope (S SEM) untuk mengetahuii morfologi p partikel dann Spektofotoometri UV-V Visible untu uk mengukuur profil riliis senyawa b bioaktif pad da masing-m masing fluidaa sintetik sistem pencernnaan. Selanjuutnya akan d dilakukan an nalisa hasil melalui m pembbahasan untuuk mencapaii suatu kesim mpulan.

14


15

3.2 Alat dan Bahan Penelitian Pada penelitian matriks kitosan untuk rilis terkendali senyawa bioaktif pada pH sistem pencernaan dengan variasi metode preparasi, digunakan alat dan bahan sebagai berikut : 3.2.1 Alat Alat yang digunakan dalam pengujian ini termasuk pada alat gelas, dapat dilihat pada Tabel 3.1 Tabel 3. 1 Alat dan Perincian Alat yang Digunakan

Alat

Kegunaan

Batang pengaduk

Alat untuk mengaduk

Beker glass 250 Ml

Wadah

Beker glass 500 Ml

Wadah

Desikator vakum

Untuk mengeringkan dan menyimpan yang terbentuk

Dryer

Mengeringkan bead kitosan

Inkubator

Untuk menjaga suhu fluida sintetik tetap pada 37oC saat simulasi

Jarum suntik

Untuk membentuk bead dengan ukuran tertentu

Kaca arloji

Wadah untuk menimbang kitosan bubuk

Kapas plug

Untuk menutup mulut tabung kerucut

Labu ukur 100 Ml

Wadah untuk melarutkan obat

Labu ukur 50 mL

Wadah untuk membuat larutan kitosan

Mixer maksimal putaran

Alat untuk mengaduk

2000 rpm Mortar

Alat untuk menumbuk Bead

pH meter

Alat untuk mengukur pH pada pembuatan PBS

Pipet tetes

Alat untuk menera labu ukur



16 Tabel 3. 2 Alat dan Perincian Alat yang Digunakan (Lanjutan)

Alat

Kegunaan

Pipet ukur

Alat untuk menambahkan suatu larutan dengan volume tertentu

Saringan kawat

Menyaring Bead yang terbentuk

SEM

Karakterisasi kitosan

Sentrifuge

Untuk memisahkan padatan dengan cairan saat mengambil sampel cair

Spektofotometri UV-

Uji kinerja mikrosfet kitosan yeng telah

Visible

dipreparasi

Tabung kerucut

Wadah untuk mencampurkan kitosan

Timbangan

Alat untuk menimbang bubuk kitosan

Wadah pengadukan

Sebagai media untuk mengaduk

3.2.2 Bahan Bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian dan perincian bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3. 3 Bahan dan Perincian Bahan yang Digunakan

Bahan

Perincian Bahan

Alginat

Sebagai bahan pembentukan gelasi

Aquades

Sebagai pelarut

Asam asetat 2,5 %

Sebagai pelarut kitosan

Asam Klorida 0,2 M

Sebagai pelarut dalam membuat fluida sintetik

Kalsium klorida

Sebagai larutan dalam hardening bath

Kitosan

Sebagai penyalut obat

Methanol

Sebagai pelarut parasetamol dalam uji standar



17 Tabel 3. 4 Bahan dan Perincian Bahan yang Digunakan (Lanjutan)

Bahan

Kegunaan

Natrium Hidroksida 02 M

Sebagai pelarut dalam fluida sintetik

Parasetamol

Sebagai sampel obat

Potassium Biphtalate

Bahan pembuat fluida sintetik

Potassium Klorida


Potassium Phospate


Tripolifosfat

Sebagai senyawa penaut silang

3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Metode Penautan Silang Prosedur dilakukan dengan menggunakan cara kerja penautan silang tripolifosfat (Yu et al, 2008). ‐

Kitosan (0,5 g) dilarutkan pada 2,5% (w/v) asam asetat (39,5 ml)

‐

Parasetamol (0,1 g) ditambahkan pada larutan pada pengocokan hingga didapatkan suspensi yang merata disertai dengan pengadukan 2000 rpm

‐

Campuran tersebut disuntikkan sebanyak 10 ml dengan menggunakan jarum dengan internal diameter 0,45 mm ke 4% (w/v) larutan TPP (100 ml) pada temperature ruangan

‐

Bead yang terbentuk dengan ukuran 0,98 mm didiamkan untuk mengeras selama 15 menit di dalam larutan TPP lalu dicuci dengan air distilat, disaring dan dikeringkan dengan dryer

‐

Bead kemudian dihancurkan dan digerus sampai mendapatkan bentuk terkecil



18

3.3.2 Metode Ionotropic Gelation Prosedur dilakukan dengan menggunakan cara kerja gelasi ionotropik dengan CaCl2 (Yu et al, 2008). ‐

Sodium alginate (1 g) dilarutkan pada air distilat (49 ml)

‐

Lalu partikel dari metode panutan silang yang telah digerus dimasukkan pada larutan sodium alginat diaduk sampai merata disertai dengan pengadukan 2000 rpm

‐

Sebanyak 10 ml dari campuran dimasukkan pada jarum dengan diameter internal 0,6 mm pada 6% (w/v) larutran CaCl2 pada suhu ruang

‐

Bead dengan ukuran 1,8 mm didiamkan untuk mengeras selama 15 menit di dalam larutan CaCl2

‐

Setelah dicuci dengan air distilat dan disaring, bead dikeringkan dengan dryer

‐

Bead kemudian digerus sampai mendapatkan bentuk terkecil

3.3.3 Karakterisasi Kitosan Tahapan ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dari material yang telah dipreparasi. Scanning Electron Microscope (SEM) digunakan untuk mengetahui morfologi partikel. disebarkan ke dalam rintisan kaca, kemudian tempatkan pada mikroskop electron scanning. Karakterisasi kitosan dilakukan sebanyak 3 kali sebagai tanda awal bahwa

kitosan berhasil terbentuk. Pemindaian elektron

photomicrograph diambil pada tegangan percepatan 30 KV, tekanan chamber 0,6 mmHg dan pembesaran asli 800 kali. Dari tahapan ini pun dapat diketahui ukuran kitosan yang telah dipreparasi. 3.3.4 Uji Kinerja Metode Preparasi Kitosan Uji kinerja metode preparasi hanya akan dilakukan ketika kitosan telah terbentuk dengan acuan hasil karakterisasi menggunakan SEM. Pengujian spektrofotometri UV-Visible bertujuan untuk mengetahui profil rilis obat dalam kiosan terhadap waktu pada setiap fluida sintetik. Untuk uji kinerja metode preparasi itu sendiri, data akan diambil secara triplo (pengujian tiga kali) sebagai acuan untuk meminimalkan kesalahan pengambilan data.



19

Sebelum dilakukan uji kinerja metode preparasi, akan dilakukan tahapan preparasi media fluida sintetik serta uji metode kalibrasi sebagai langkah pendukung penelitian.

3.3.5 Preparasi Media Fluida Sintetik Pada percobaan kali ini, akan digunakan tiga jenis fluida sintetik didalam tubuh yaitu Simulated Gastric Fluid sebagai uji organ lambung, Simulated Intestinal Fluid sebagai uji organ usus halus, dan Simulated Colonic Fluid sebagai uji organ usus besar. Pembuatan ketiga media tersebut akan digunakan dengan cara sebagai berikut (Lawrence, 2007): •

Simulated Gastric Fluid dengan pH 1,2 : Larutkan 0.7455 gram potassium klorida dalam 85 ml HCL 0,2 M lalu ditambahkan dengan aquades sampai 200 ml sambil diaduk.

•

Simulated Intestinal Fluid dengan pH 4 : Larutkan 2,0425 gram potassium biphtalate dan 0,1 ml HCL 0,2 M lalu ditambahkan dengan aquades sampai 200 ml sambil diaduk.

•

Simulated Intestinal Fluid dengan pH 7,4 : Larutkan 1,361 gram potassium phosphate dan 39,1 ml NaOH 0,2 M lalu ditambahkan dengan aquades sampai 200 ml sambil diaduk.

•

Simulated Colonic Fluid dengan pH 6,8 : Larutkan 1,361 gram potassium phosphate dan 22,4 ml NaOH 0,2 M lalu ditambahkan dengan aquades sampai 200 ml sambil diaduk.

3.3.6 Preparasi Metode Kalibrasi Penelitian ini dilakukan untuk dapat melihat proses rilis parasetamol sebagai senyawa bioaktif di dalam fluida sintetik. Dalam hal ini perlu dibuat kurva kalibrasi terlebih dahulu untuk mengetahui konsentrasi parasetamol yang ada pada methanol sebagai senyawa yang parasetamol mudah larut didalamnya. Panjang gelombang maksimum yang dipakai adalah 247 nm sebagai serapan maksimum parasetamol dalam methanol. Berikut ini merupakan langkah-langkah untuk membuat kurva kalibrasi parasetamol:



20

•

Melarutkan parasetamol di dalam methanol sehingga didapatkan konsentrasi 4 mg/L; 8 mg/L; 12 mg/L; 16 mg/L; 20 mg/L dan 80 mg/L.

•

Masukkan larutan-larutan tersebut ke dalam kuvet dan masukkan ke dalam spektrofotometer dengan panjang gelombang 247 nm.

•

Dari data yang didapat, dibuat grafik (absorbansi vs konsentrasi) sehingga akan dihasilkan persamaan garis lurus y = mx ± b dengan y sebagai representasi dari konsentrasi parasetamol dan x sebagai representasi dari absorbansi.

Gambar 3. 2 Grafik Konsentrasi Parasetamol dan Absorbansi

3.3.7 Rilis Obat pada Fluida Sintetik Efisiensi rilis obat dihitung dari segi persentase hilangnya senyawa bioaktif pada fluida sintetik. Jumlah obat teoritis dapat ditentukan dengan mengakumulasikan obat yang lepas dalam fluida sintetik ditambahkan dengan obat yang tertperangkap di dalam methanol yang didiamkan selama satu hari setelah simulasi waktu fluida sintetik sehingga dapat diketahui banyaknya obat yang terperangkap dengan perincian sebagai berikut : •

Menyiapkan kitosan yang telah dipreparasi

•

Ditambahkan 30 mL larutan fluida sintetik pertama (SGF) pada masingmasing kitosan yang telah dipreparasi lalu tabung ditutup dengan kapas plug dan disimpan dalam inkubator pada temperatur 37 ° C.

•

Diambil 6 mL, dan digantikan dengan 6 mL untuk masing-masing larutan fluida sintetik dengan rentang waktu 1 jam sekali untuk masing-masing larutan fluida sintetik



21

•

Pengambilan filtrate dilakukan dengan jarum sintuk yang dialasi dengan membrane sehingga serpihan matriks terhalang oleh membrane

•

Setiap pergantian fluida sintetik dibantu dengan sentrifuge sehingga matriks kitosan benar-benar tepisah dari fluida sintetik sebelumnya dan dapat dimasukkan ke dalam fluida sintetik berikutnya dengan urutan sebagai berikut: 2 jam simulasi pada Simulated Gastric Fluid (SGF) pH 1,2 1 jam simulasi pada Simulated Intestinal Fluid (SIF) pH 4 5 jam simulasi pada Simulated Intestinal Fluid (SIF) ph 7,4 12 jam simulasi pada Simulated Colonic Fluid (SCF) pH 6,8

•

Filtrat digunakan untuk pengujian Spektrofotometri UV – Visible pada panjang gelombang yang telah ditentukan sehingga didapatkan nilai absorbansinya yang dapat

digunakan

untuk

mencari

konsentrasi

parasetamol yang pada akhirnya didapatkan massa rilis parasetamol pada fluida sintetik dalam jangka waktu tertentu.

3.3.8 Variabel Penelitian Dalam penelitian ini terdapat variabel bebas, variabel tetap dan variabel terikat. Kondisi yang berbeda-beda pada variabel bebas digunakan untuk mengetahui bagaimana hasil dari variabel terikat yang akan didapatkan. Variabel terikat akan digunakan sebagai hasil analisis terhadap hasil yang didapatkan. Variabel tetap digunakan sebagai kondisi yang akan disimulasikan untuk mendapatkan hasil. Berikut adalah variabel yang akan digunakan dalam penelitian ini: •

variabel bebas: metode preparasi

•

variabel terikat: rilis senyawa bioaktif

•

variabel tetap: media fluida sintetik sistem pencernaan



22

3.3.9 Teknik Pengambilan Data Partikel dikarakterisasi menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui morfologi partikel yang telah dilakukan metode preparasi. Profil rilis berupa data kandungan Parasetamol dalam fluida lambung sintetik, fluida usus halus sintetik dan fluida usus besar sintetik yang akan diamati setiap satu jam dan dievaluasi bersama data-data lain dengan mengetahui profil rilisnya pada masing-masing fluida sintetik untuk menetapkan metode optimal dengan menggunakan Spektrometer UV-Visible. 3.3.10 Teknik Pengolahan dan Analisis Data Banyaknya data untuk profil rilis diambil setiap setengah jam di masingmasing fluida sintetik. Efisiensi rilis obat dihitung dari segi persentase hilangnya senyawa bioaktif pada fluida sintetik, sesuai dengan rumus berikut: E isiensi Rilis %

x 100

[3.1]

Jumlah obat teoritis dalam ditentukan dengan perhitungan asumsi bahwa seluruh obat dalam larutan kitosan yang digunakan akan terperangkap dalam dan tidak terjadi kehilangan pada setiap tahap penyusunan . Kurva kalibrasi yang telah dijelaskan pada subbab 3.3.3.2 dari setiap fluida sintetik akan memberikan persamaan garis linear: y = mx ± b

[3.2]

Dengan y sebagai representasi dari konsentrasi parasetamol dan x sebagai representasi dari absorbansi. Dari persamaan berikut dapat diketahui konsentrasi parasetamol setiap setengah jam di masing-masing fluida sintetik. Konsentrasi fluida sintetik kemudian di konversi untuk mengetahui banyaknya massa parasetamol sebagai jumlah rilis obat satuan waktu tertentu di masing-masing fluida sintetik. Persamaan konsentrasi suatu zat dapat diturunkan sebagai berikut: M

[3.3]



23

Dengan M adalah konsentrasi larutan, m adalah massa larutan dan V adalah volume larutan. Untuk mengetahui massa parasetamol sebagai jumlah rilis senyawa bioaktif p\ada fluida sintetik dapat digunakan penurunan rumus sebagai berikut: m

xM

[3.4]

Dengan m adalah massa parasetamol. Untuk data yang didapat dengan SEM, data hasil karakterisasi berupa morfologi kitosan akan dianalisa lebih lanjut dengan persamaan-persamaan umum untuk karakterisasi. Data yang akan didapatkan akan disajikan di dalam bentuk grafik untuk masing-masing fluida sintetik organ sistem pencernaan seperti pada Gambar 3.3.

Gambar 3. 3 Grafik Efisiensi Pelepasan Parasetamol dan Waktu

Evaluasi hasil percobaan akan dilakukan dengan memperhatikan 3 kriteria berikut: •

Metode yang terpilih merupakan metode yang dapat menghindari peluruhan pada lambung semaksimal mungkin,

•

Metode yang terpilih merupakan metode yang dapat melepaskan komposisi senyawa bioaktif lebih banyak dan perlahan pada usus halus dan usus besar daripada lambung karena penanganan secara mikroskopis diarahkan pada organ usus halus yang memiliki banyak pembuluh darah yang dapat memfasilitasi bentuk penanganan mikroskopis



BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bagian hasil dan pembahasan, terdapat beberapa hal yang akan dibahas yang berkaitan dengan tujuan penelitian untuk menahan rilis obat pada pH lambung, merilis obat pada pH usus halus dan usus besar serta memiliki waktu tinggal obat yang sesuai dengan waktu tinggal organ pencernaan. Hasil dan pembahasan yang akan dianalisis diantaranya adalah preparasi matriks kitosan, perilaku rilis in vitro matriks kitosan pada fluida sintetik serta penjeratan obat pada matriks kitosan. 4.1

Preparasi Matriks Kitosan Pada dasarnya, matriks kitosan dibuat dengan menerapkan dua prinsip

utama dalam sistem rilis terkendali, yaitu menjerat obat di dalam matriks kitosan dan mengatur sistem dalam matriks dengan komposisi tertentu sehingga mayoritas dari obat dapat dilepaskan di usus halus dan usus besar sebagai target organ sistem pencernaan (Yu et al, 2008). Preparasi matriks kitosan diatur sedemikian rupa sehingga obat dapat terperangkap dalam matriks kitosan serta obat dapat dirilis ketika melakukan kontak dengan fluida sintetik secara perlahan dan pada organ sistem pencernaan yang diinginkan. Secara berurutan, sistem matriks dibuat dengan urutan sebagai berikut: 1. Agitasi kitosan, parasetamol dan larutan asam asetat Pada awalnya kitosan, parasetamol dan asam asetat dicampurkan bersamaan dan diagitasi sampai homogen. Alasan dipilihnya asam asetat sebagai pelarut karena sifatnya sebagai pelarut protik hidrofilik dengan konstanta dielektrik yang sedang yaitu 6.2, sehingga dapat melarutkan baik senyawa polar maupun senyawa non-polar (Prabaharan, 2008). Pada Gambar 4.1 menunjukkan struktur senyawa kitosan sebagai polimer.



25

Gambar 4. 1 Kitosan (Shu & Zhu, 2001)

Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO- (Richens, 1997). H+ dari asam asetat yang melakukan kontak dengan gugus amina kemudian memprotonasi gugus amina yang bersifat basa sehingga akan bertindak sebagai akseptor H+ dari kitosan sehingga menjadi gugus -NH3+. Dalam struktur fenol yang terdapat pada parasetamol yang ditunjukkan pada Gambar 4.2, gugus karboksil yang mengikat O dari suatu fenol tidak mudah terputuskan karena ikatan karbon tersebut memiliki orbital hibrida karbon sp2 yang lebih kuat daripada ikatan oleh gugus karboksil dengan orbital sp3 pada ikatan karbon pada umumnya (Martino et al, 1996). Dengan kuatnya ikatan intramolekul parasetamol karena peristiwa resonansi, ikatan kimia parasetamol dengan senyawa lain sulit terjadi. Ikatan yang terjadi antara parasetamol dengan molekul lain merupakan ikatan fisik yaitu ikatan hidrogen antara parasetamol dengan kitosan. Ikatan hidrogen parasetamol terhadap senyawa lain terjadi karena disebabkan oleh adanya gaya tarik antar molekul yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan (Fairbrother, 1974). Gugus fenol dari parasetamol yang yang memiliki atom O serta mempunyai pasangan elektron bebas.

Gambar 4. 2 Parasetamol (Granberg & Rasmunson, 1999)



26

Gugus amina yang kemudian memiliki muatan H+ akan berikatan hidrogen dengan gugus O dari fenol pada parasetamol sehingga letak senyawa obat akan berada disekitar gugus amina (Yu et al, 2008). 2. Pembentukan bead pertama dengan larutan tripolifosfat Fluida sintetik tripolifosfat dibuat dengan melarutkan sodium tripolifosfat di dalam air distilat. Dalam fluida sintetik tersebut senyawa ionik akan terdisosiasi menjadi ion-ionnya sehingga sodium tripolifosfat pun akan menjadi Na+ dan TPP(Richens, 1997). Kitosan yang memiliki gugus amina yang terprotonasi (NH3+) akan berikatan dengan TPP- sehingga terjadilah fenomena cross linking atau tautan silang (Shu et al, 2000). Struktur TPP dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4. 3 Struktur Senyawa Ionik Tripolifosfat (Shu & Zhu, 2001)

Dalam proses penautan silang oleh larutan TPP (Tripolifosfat), gugus amina yang telah terprotonasi (NH3+) akan berikatan dengan gugus O- dari TPP (Shu et al, 2000). Kondisi dimana jaringan molekul pertama terbentuk dikenal dengan istilah gel-point karena membentuk suatu gel (Patel, 2010). Lapisan taut silang antara kitosan dengan TPP akan memperangkap obat yang berikatan fisik dengan kitosan yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.



27

Gambar 4. 4 (a) Ikatan Kitosan dan TPP (b) Lapisan Taut Silang Kitosan dan TPP

Parasetamol yang berikatan hidrogen dengan kitosan dan terperangkap diantara penaut silang disebut dengan peristiwa enkapsulasi. Peristiwa enkapsulasi dapat menyimpan obat dalam suatu matriks tanpa mengubah sifat obat tersebut sehingga baik digunakan pada sistem drug carrier (Prabaharan, 2000). 3.

Pencucian Tahap berikutnya setelah mendapatkan bead pertama adalah proses

pencucian. Pencucian merupakan proses dimana pemurnian suatu bead dengan cara melarutkan pengotor tanpa melarutkan produk (kitosan hasil preparasi tahap pertama). Asam asetat sebagai pelarut pada tahapan pertama sudah tidak diperlukan lagi keberadaanya sehingga akan dilarutkan dengan air distilat sehingga kitosan yang telah dipreparasi yang tidak larut dalam air distilat dapat benar-benar murni dari senyawa yang tidak diinginkan. Setelah terbentuk bead, counter ion yang mengelilingi polimer kitosan dan tidak berikatan dicuci dengan air distilat sehingga (NH3+) mengalami peristiwa deprotonasi sehingga kembali menjadi gugus amina. Gugus amina yang tidak berinteraksi dengan TPP mudah larut dalam asam sehingga diperlukan tindakan lanjutan untuk menghilangkan gugus tersebut.

4. Penghancuran bead Bead yang telah didapatkan kemudian dihancurkan dengan menggunakan grinder lalu digunakan mortar untuk mendapatkan struktur bead dalam bentuk serbuk. Bentuk serbuk penting dibuat karena akan memudahkan proses agitasi dengan larutan alginat. Larutan alginat yang dibuat dengan menggunakan air



28

d distilat meru upakan seny yawa polar yyang sukar untuk u melaruutkan kitosaan. Dengan d dibuat bentu uk serbuk diharapkan d llebih cepat untuk menddapatkan beentuk yang h homogen paada fluida sinntetik campuuran serbuk kitosan k dan aalginat.

5. Agitasi alginat dan kitosan k Alginnat pada aw walnya dibuaat larutan dengan d menssolvasi algin nat dan air d distilat untu uk mendapattkan larutan alginat dan struktur daari alginat daapat dilihat p pada Gambaar 4.5.

Gambarr 4. 5 Struktur Alginat A (Y Yu et al, 2008))

P Pada larutann tersebut ditambahkan d n serbuk kittosan dan terjadi interaaksi antara a alginat dan kitosan. Innteraksi antaara alginat dan d kitosan dapat mengghilangkan g gugus aminoo sehingga kitosan k diharrapkan tidakk cepat melurruh di dalam m lambung. I Interaksi yaang terjadi antara a kitosaan dengan alginat a meruupakan ikataan kovalen k koordinasi ( (Yu et al, 20 008). Guguss NH2 dari kitosan k menndesak guguss karboksil d dari alginat dengan pem mberian eleektron sehing gga C dari gugus karbboksil akan k kelebihan e elektron seh hingga meleepaskan guggus OH- yaang ditunjukkkan pada G Gambar 4.6..

G Gambar 4. 6 Innteraksi Alginaat dan Kitosan

Denggan hilangny ya gugus am mina dari kitosan, k karaakteristik kittosan yang m mudah larut dalam asam m dapat terhillangkan sehiingga matrikks kitosan akkan bersifat

Universitas s Indonesia


29

lebih stabil dalam asam. Dipilihnya alginat sebagai senyawa yang berikatan dengan kitosan karena alginat merupakan senyawa hidrofilik. Dalam konsep rilis obat, terjadi peristiwa difusi sehingga lapisan matriks harus memungkinkan teradi peristiwa tersebut dengan mengikatkan senyawa kitosan bersama dengan alginat. 6. Pembentukan Bead kedua dengan larutan CaCl2 Alginat yang telah berikatan dengan kitosan masih berada dalam fasa cair distilat. Untuk membuatnya menjadi fasa padat, diperlukan linker antara alginat satu dengan lainnya yang telah berikatan dengan kitosan. Dengan prinsip ionotropic gelation, senyawa alginat pada gugus karboksilat lainnya diikat oleh Ca2+ sehingga masing-masing dari senyawa alginat yang telah bereaksi dengan kitosan diikat satu sama lain (Yu et al, 2008), yang dapat diamati pada Gambar 4.7.

Gambar 4. 7 Peristiwa Ionotropic Gelation pada Alginat

Setelah itu bead kedua dicuci dari pengotor dengan menggunakan air distilat dan dihancurkan dalam bentuk serbuk seperti perlakuan pada bead pertama. Secara garis besar, bead kedua dapat diilustrasikan sebagai matriks berlapis yang ditunjukkan pada Gambar 4.8.

Gambar 4. 8 Struktur Senyawa Bead Kedua Matriks Kitosan



30

Lapisan matriks kitosan dengan TPP tersebar secara acak pada matriks kitosan dan senyawa alginat yang telah berhubungan dengan kitosan satu dan lainnya dihubungkan dengan kation divalensi kalsium. 4.2

Rilis In Vitro Langkah awal dalam melakukan rilis in vitro adalah dengan membuat

kurva fluida sintetik standar terlebih dahulu. Pelarut yang digunakan pada kurva standar merupakan pelarut yang benar-benar dapat melarutkan obat dengan sempurna sehingga kandungan rilis obat dapat benar-benar diketahui nantinya pada masing-masing fluida sintetik. Dalam menetapkan kurva standar, variasi konsentrasi yang dipilih adalah 4 ppm, 8 ppm, 12 ppm, 16 ppm, 20 ppm dan 80 ppm. Dengan menggunakan tetapan variasi konsentrasi, dapat diketahui masingmasing nilai absorbansi dari tetapan tersebut dan pada akhirnya akan didapatkan kurva fluida sintetik standar yang ditunjukkan pada Gambar 4.9. Konsentrasi 90 (ppm) 80

y = 10.03x R² = 0.99

70 60 50 40 30 20 10 0 0

2

4

6

8

10

Absorbansi

Gambar 4. 9 Kurva Fluida Sintetik Standar Hubungan Konsentrasi terhadap Absobansi

Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa persamaan linier yang didapat adalah y = 10,03 x dengan nilai regresi linier sebesar 0,99. Dengan persamaan linier diatas dapat ditentukan konsentrasi obat parasetamol yang pada masing-masing fluida sintetik. Kurva fluida sintetik standar diatas memiliki nilai valid dengan R= 0,99 (Motulski, 1999).



31

Rilis obat akan dilakukan dengan dua metode yaitu metode fluida sintetik secara paralel dimana matriks kitosan dituangkan pada masing-masing fluida sintetik dan dilihat performa rilisnya kemudian secara seri dimana matriks kitosan dipindahkan dari satu fluida sintetik ke fluida sintetik yang lainnya sehingga matriks kitosan yang didapatkan bukanlah matriks kitosan yang baru namun matriks kitosan yang telah dipisahkan dari fluida sintetik sebelumnya. Hal yang menjadi dasar dari tiap pengamatan rilis dari data yang didapatkan adalah kelarutan parasetamol dalam tiap variasi pH bukanlah merupakan variabel yang dipertimbangkan dalam penentuan jumlah rilis karena dalam struktur mikro, kelarutan parasetamol dalam berbagai pH relatif sama (Tong, 2000).

4.2.1 Rilis Obat Pada Kondisi Paralel Matriks kitosan yang digunakan pada uji rilis kondisi paralel dilakukan di berbagai fluida sintetik diantaranya adalah ph 1,2 , pH 4 dan pH 7,4 (Wen & Park, 2010). Rilis Obat Paralel pada fluida sintetik pH 1,2 merupakan reperesentatif matriks kitosan di dalam fluida organ lambung. Hasil rilis obat yang didapatkan pada pH 1,2 ditunjukkan pada Tabel 4.1. Tabel 4. 1 Rilis Obat Paralel pH 1.2

Waktu (jam)

Rilis Obat (mg)

0

0

1

0,079

2

0,109

3

0,174

4

0,282

5

0,324



32

Rilis obat (mg) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

1

2 3 Waktu (jam)

4

5

Gambar 4. 10 Rilis Obat Paralel pH 1,2 Pengaruh Rilis Obat terhadap Waktu Rilis

Pada Gambar 4.10 didapatkan rilis obat yang menyerupai linear. Rilis obat yang menyerupai linear menunjukan difusi yang terjadi antara matriks kitosan dengan fluida sintetik masih berlangsung stabil . Kecenderungan stabilitas dari matriks kitosan ini menunjukkan bahwa pada proses difusi dengan fluida sintetik pH 1,2, matriks kitosan tidak mengalami pemutusan ikatan dan hanya terjadi perenggangan ikatan yang ikatan gugusnya terganggu oleh gugus lain (Huang et al, 2001). Pada pH 1,2 pun rilis dari obat dapat ditekan dengan menghilangkan gugus amino dari kitosan sehingga kitosan tidak terprotnasi dan matriks kitosan dapat merilis obat secara perlahan (Yu et al, 2008). Dalam sistem fluida asam kuat (pH 1,2 yang dibuat dengan buffer HCL), gugus H+ pada fluida menyimpan muatan yang sangat positif. Muatan gugus H+ tersebut akan menyerang ikatan glikosida ( -O- ) yang menghubungkan antara polimer kitosan satu dengan yang lain. Ikatan glikosida dengan gugus O yang negatif akan mudah diserang dan direnggangkan pada pH 1,2. Perenggangan dari ikatan glikosida inilah yang akan menyebabkan terjadinya peristiwa difusi pada fluida sintetik organ lambung (Yu et al, 2008). Pada fluida sintetik pH 1,2, rentang waktu satu jam pertama menunjukkan rilis yang lebih tinggi diantara jam kedua sampai keempat. Hal ini diakibatkan adanya parasetamol yang masih tedapat pada permukaan luar dari matriks kitosan pada proses penghancuran bead (Huang et al, 2000). Hal seperti ini sangat mungkin terjadi pada sistem matriks dari suatu enkapsulasi karena letak obat yang



33

tersebar secara acak pada sistem matriks yang memungkinkan tersebarnya obat yang sedikit lebih banyak pada permukaan dibandingkan daerah lainnya. Pada jam kelima pun terlihat kembali adanya kenaikan rilis dari sistem matriks. Hal ini disebabkan ketidakhomogenan dari sistem matriks dalam mengenkapsulasi suatu obat (Huang et al, 2000). Proses penghancuran bead yang dilakukan secara manual serta perbandingan antara kitosan dan parasetamol yang terlalu jauh dapat menyebabkan obat yang tersimpan dalam suatu proses matriks yang tidak beraturan. Peristiwa hidrolisis pada alginat akan menguraikan gugus karboksilat dengan kation Ca2+. Dengan demikian akan terbentuk anion-anion dari karboksilat yang sudah tidak berikatan dengan gugus manapun. Namun anion-anion repulsion atau penolakan-penolakan ion yang memberikan jalan pada proses difusi tidak terjadi pada fluida sintetik lambung dengan representasi fluida sintetik pH 1,2. Hal ini disebabkan gugus H+ dari HCl yang memiliki muatan sangat positif akan memprotonasi ion karboksilat yang dimiliki alginat. Tidak terjadinya anion-anion repulsion atau penolakan-penolakan ion pada fluida sintetik pH 1,2 menyebabkan difusi yang terjadi pada pH 1,2 tidak sebesar difusi yang terjadi pada pH 4 (Hosseinzadeh, 2010). Sebagai simulasi fluida sintetik lainnya pada organ pencernaan, rilis obat paralel pH 4 digunakan sebagai fluida sintetik pada organ usus halus. Rilis obat pada fluida sintetik pH 4 dapat diamati pada Tabel 4.2. Tabel 4. 2 Rilis Obat Paralel pH 4

Waktu (jam)

Rilis Obat (mg)

0

0

1

1,155

2

1,390

3

1.756

4

1,862

5

2,104



34 Rilis obat (mg) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

1

2 3 Waktu (Jam)

4

5

Gambar 4. 11 Rilis Obat Paralel pH 4 Pengaruh Rilis Obat terhadap Waktu Rilis

Pada Gambar 4.11 didapatkan rilis obat yang menyerupai linear setelah terjadinya burst atau lonjakan rilis pada jam pertama yang disebabkan banyaknya obat yang terdapat pada permukaan luar matriks kitosan (Huang et al, 2001). Rilis obat yang linear dari jam kedua sampai dengan jam kelima menunjukan difusi yang terjadi antara matriks kitosan dengan fluida sintetik berlangsung relatif stabil. Kestabilan dari rilis menunjukkan bahwa ikatan-ikatan matriks kitosan yang belum hancur dan terputuskan dan hanya mengalami perenggangan sehingga obat dapat berdifusi keluar dari sistem matriks kitosan (Yu et al, 2008). Pada fluida sintetik pH 4 terlihat bahwa rilis dari matriks kitosan lebih cepat dibandingkan pada fluida sintetik pH 1,2 dan fluida sintetik pH 7,4. Pada pH 4 sendiri terjadi beberapa fenomena dari proses difusi obat yang keluar dari matriks kitosan. Pada proses pengikatan antara gugus amina dari kitosan dengan gugus Odari penaut silang tripolifosfat, gugus amina awalnya terprotonasi dengan asam asetat sehingga bermuatan NH3+. Proses protonasi terjadi ketika gugus H+ yang menyerang merupakan gugus H+ yang bermuatan positif (gugus H+ pada fluida sintetik asam asetat). Gugus tersebeut cenderung dapat beralih (deprotonasi) ketika mengalami kontak dengan fluida sintetik netral atau basa karena kecenderungan gugus H+ untuk mengasamkan suatu fluida sintetik yang kurang asam atau basa sehingga terjadi proses perenggangan ikatan antara gugus NH3+



35

dan gugus O- pada peristiwa penautan silang (Tojima et al, 1999). Perenggangan tersebutlah yang menginiasi peristiwa difusi obat sehingga obat dapat keluar dari struktur matriks kitosan. Namun dibandingkan dengan fluida sintetik pH 7,4, rilis pada fluida sintetik pH 4 merupakan rilis obat yang paling maksimal yang disebabkan oleh terjadinya gaya tolak antara anion-anion karboksilat (anion-anion repulsion) sehingga jalannya obat untuk keluar dari kitosan terbuka lebar (Hosseinzadeh, 2010). Gugus Ca2+ yang mengikat antar alginat yang membungkus kitosan akan memiliki afinitas yang lebih besar untuk berinterkasi dengan gugus biphtlate [C6H4(COO)2-] sebagai buffer di dalam fluida sintetik pH 4 (Yu et al, 2008). Dibandingkan dengan alginat, gugus Ca2+ akan berinterkasi satu tahap dengan gugus biphtalate diibandingkan dengan alginate yang merupakan reaksi dua tahap (memerlukan gugus alginat lain yang berbeda rantai untuk bereaksi). Dengan begitu gugus anion karboksilat pada alginate akan saling berlawanan satu sama lain yang memperbesar ruang difusi sehingga memperbesar peluang difusi obat. Rilis obat paralel berikutnya akan diuji performanya pada fluida sintetik pH 7,4 sebagai fluida sintetik organ usus halus. Rilis obat pada fluida sintetik pH 7,4 dapat diamati pada Tabel 4.3.

Tabel 4. 3 Rilis Obat Paralel pH 7,4

Waktu (jam)

Rilis Obat (mg)

0

0

1

0,134

2

0,196

3

0,284

4

0,371

5

0,521



36 Rilis Obat (mg) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

1

2

3

4

Waktu (Jam)

5

Gambar 4. 12 Rilis Obat Paralel pH 7,4 Pengaruh Rilis Obat terhadap Waktu Rilis

Pada Gambar 4.12 didapatkan rilis obat yang menyerupai linear. Rilis obat yang menyerupai linear menunjukan difusi yang terjadi antara matriks kitosan dengan fluida sintetik cenderung berlangsung stabil. Pada pH 7,4 rilis dari obat didapatkan lebih besar daripada rilis pada pH 1,2. Hal ini dapat ditelusuri dari perbedaan fenomena mekanisme difusi antara pH 1,2 dan pH 7,4. Pada pH 7,4 terjadi kecenderungan untuk deprotonasi dari gugus NH3+ yang berikatan dengan gugus O- dari senyawa tripolifosfat (Tojima et al, 1999). Hal ini dikarenakan gugus H+ merupakan gugus dengan dipol positif yang kuat yang didapatkan dari dari asam asetat. Gugus H+ ini akan cenderung untuk berpindah dari kondisi asam ke kondisi kurang asam (netral) atau basa. Pada pH 7,4 yang merupakan kondisi netral sedikit basa, gugus NH3+ yang telah berikatan dengan gugus O- akan merenggang karena gugus H+ pada NH3+ terganggu kestabilannya pada fluida sintetik tersebut. Jarak obat dalam berdifusi pada pH 7,4 lebih singkat daripada pH 1,2 (Yu et al, 2008). Hal ini dikarenakan parasetamol yang akan berdekatan dengan gugus NH3+ yang berikatan hidrogen dengan gugus O fenol dari parasetamol. Muatan positif dari gugus amina akan berikatan fisik dengan gugus O dari fenol pada parasetamol. Gugus O yang bermuatan lebih negatif sulit dilepaskan dengan gugus C karena ikatan fenol pada benzene memiliki orbital SP2. Ikatan fisik ini membuat letak gugus obat akan cenderung untuk berdekatan dengan gugus NH3+ dan O- sehingga ketika ikatan tersebut merenggang, obat akan



37

lebih banyak keluar pada interval waktu yang sama dibandingkan dengan pH 1,2. Pada rilis pada pH 7,4 pun terlihat sedikit lonjakan rilis yang disebabkan oleh ketidakhomogenan dari sistem matriks dalam mengenkapsulasi suatu obat. Proses penghancuran bead yang dilakukan secara manual serta perbandingan antara kitosan dan parasetamol yang terlalu jauh dapat menyebabkan obat yang tersimpan dalam suatu proses matriks yang tidak beraturan (Huang et al, 2001). Namun dibandingkan dengan fluida sintetik pH 4, rilis pada fluida sintetik pH 7,4 tidak lebih tinggi walaupun proses deprotonasi lebih banyak terjadi pada fluida sintetik 7,4. Hal ini disebabkan oleh tidak terjadinya gaya tolak antara anion-anion karboksilat (anion-anion repulsion) yang sebelumnya dihubungkan oleh kation Ca2+ sehingga jalannya obat untuk keluar dari kitosan tidak sebesar pada fluida sintetik pH 4. Peristiwa hidrolisis pada alginat akan menguraikan gugus karboksilat dengan kation Ca2+. Dengan demikian akan terbentuk anionanion dari karboksilat yang sudah tidak berikatan dengan gugus manapun. Namun anion-anion repulsion atau penolakan-penolakan ion yang memberikan jalan pada proses difusi tidak terjadi pada fluida sintetik lambung dengan representasi fluida sintetik pH 7,4 karena gugus Na+ dari NaOH yang memiliki muatan positif yang mampu untuk memprotonasi ion karboksilat yang dimiliki alginat. Tidak terjadinya anion-anion repulsion atau penolakan-penolakan ion pada fluida sintetik pH 7,4 menyebabkan difusi yang terjadi tidak sebesar difusi yang terjadi pada pH 4 (Hosseinzadeh, 2010). Untuk mendukung data rilis yang didapatkan dari spektofotometri UV Visible, peristiwa difusi pada matriks kitosan dapat diamati pada morfologi kitosan yang telah kontak dengan fluida sintetik dengan menggunakan Scanning Elektron Microscope (SEM). Morfologi matriks kitosan dapat digunakan sebagai representatif perbandingan cepatnya difusi yang berlangsung serta apa yang terjadi disaat difusi berlangsung (Prabaharan, 2008) . Pada Gambar 4.13 dapat diamati morfologi dari masing-masing matriks kitosan dalam fluida sintetik yang direndam selama 3 jam.



38

(a)

(b)



39

(c) Gambar 4. 13 Morfologi Matriks Kitosan dalam Fluida Sintetik pH (a) 1,2 (b) 4 (c) 7,4

Dapat diamati bahwa proses difusi obat yang terjadi pada pH 1,2 tidak secepat proses difusi yang terjadi pada pH 7,4. Permukaan matriks kitosan pada pH 7,4 yang lebih kasar menunjukkan bahwa difusi obat berlangsung lebih banyak pada pH tersebut. Pada matriks kitosan yang berinteraksi dengan fluida sintetik pH 4, permukaan matriks kitosan tidak hanya menunjukkan permukaan yang kasar dan bergelombang namun terdapat juga matriks kitosan yang berlubang yang disebabkan oleh tolak menolak antara anion dari gugus karboksilat (anion-anion repulsion) (Hosseinzadeh, 2010). Tolakan anion inilah yang menyebabkan proses difusi pada fluida sintetik pH 4 jauh melebihi proses difusi pada fluida sintetik pH 1,2 dan fluida sintetik pH 7,4. 4.2.2 Pengaruh Ionotropic gelation terhadap Difusi Obat Pada keadaan seri, obat yang rilis dalam waktu 22 jam sebagai rentang waktu sistem pencernaan diharapkan memiliki jumlah rilis lebih banyak dan tetap dapat rilis secara perlahan. Obat yang rilis terlalu perlahan dikhawatirkan akan



40

masih menyimpan obat yang terlalu banyak setelah rentang waktu 22 jam. Untuk membuat matriks yang tetap memiliki sistem terkendali dalam rilis obatnya dengan ketahanan terhadap asam namun memiliki difusi yang lebih cepat sehingga dapat meluruhkan hampir semua obat pada rentang waktu 22 jam, dapat dilakukan variasi kerapatan matriks kitosan. Dengan kerapatan matriks yang lebih renggang, free mean path dari suatu matriks akan semakin besar sehingga difusi dari obat dapat berlangsung lebih cepat (Patel, 2002). Kerapatan dari suatu matriks kitosan dapat diatur saat proses gelasi dari suatu matriks. Proses gelasi akhir dari matriks kitosan yang digunakan menggunakan CaCl2 dan ion Ca2+ bertindak sebagai pengikat alginat yang telah dihubungkan dengan kitosan. Dengan begitu akan dilakukan suatu perbandingan difusi matriks kitosan dengan mengetahui parameter rilisnnya pada saat menggunakan konsentrasi CaCl2 6% dari fluida sintetik pada hardening bath (Yu et al, 2008) dan dengan menaikkan konsentrasi sampai dengan 12% dari fluida sintetik hardening bath pada fluida sintetik dengan fluida sintetik pH 1,2 yang ditunjukkan pada Tabel 4.4.

Tabel 4. 4 Perbandingan Rilis Obat terhadap Ionotropic gelation

Rilis Obat (mg) dengan CaCl2

Rilis Obat (mg) dengan CaCl2

Waktu (jam)

6%

12%

0

0

0

1

0,079

0,164

2

0,109

0,471



41

Rilis Obat (mg) 1 0,9 0,8 0,7

CaCl2 6%

0,6

CaCl2 12%

0,5

Linear (CaCl2 6%)

0,4

Linear (CaCl2 12%)

0,3 0,2 0,1 0 0

1

2 3 Waktu (Jam)

4

5

Gambar 4. 14 Hubungan Pengaruh Konsentrasi CaCl2 terhadap Rilis Obat

Dapat dilihat pada Gambar 4.14 bahwa rilis obat pada konsentrasi CaCl2 12% pada hardening bath berlangsung lebih banyak dibandingkan rilis obat pada konsentrasi CaCl2 6%. Hal ini disebabkan kerapatan matriks kitosan pada konsentrasi CaCl2 yang menurun seiring dengan pertambahan konsentrasi CaCl2 pada bead kedua proses pembuatan matriks kitosan. CaCl2 dengan Ca2+ yang mengikat alginat yang telah berikatan dengan kitosan dengan alginat akan melapisi matriks kitosan pada bead pertama. Kation Ca2+ akan mengikat alginat sebagai polimer dalam jumlah rantai tertentu (Odian, 2004). Dengan bertambahnya konsentrasi dari CaCl2 menunjukkan semakin banyaknya jumlah mol dari CaCl2 yang digunakan untuk berikatan. Hal tersebut linear dengan bertambahnya jumlah mol alginat yang dapat diikat sehingga semakin panjang rantai polimer dari CaCl2 yang dapat dihubungkan. Bertambahnya jumlah Ca2+ dalam proses ionotropic gelation akan menambah ruang untuk melapisi matriks kitosan sebelumnya sehingga kerapatan matriks kitosan akan merenggang (Patel, 2002). Beberapa informasi seperti ukuran matriks kitosan dan berlangsungnya proses difusi pun dapat diamati dengan menggunakan Scanning Elektron Microscope (SEM). Pengamatan dengan menggunakan SEM dapat dilihat pada



42

Gambar 4.15 untuk konsentrasi CaCl2 sebanyak 12% dan konsentrasi CaCl2 sebanyak 6%.

(a)

(b) Gambar 4. 15 Efek difusi fluida sintetik (a) Konsentrasi CaCl2 12% (b) Konsentrasi CaCl2 6%



43

Gambar 4.15 menunjukkan bahwa matriks kitosan dengan konsentrasi CaCl2 lebih besar akan memiliki ukuran yang lebih besar. Ukuran yang lebih besar yang menyebabkan kerapatan matriks yang berada di dalamnya berkurang sehingga difusi lebih cepat terjadi dan morfologi dari matriks kitosan akan menjadi lebih rusak (Patel, 2002). 4.2.3 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Rilis obat pada kondisi seri merupakan simulasi sebenarnya dari apa yang terjadi di dalam sistem pencernaan manusia. Matriks kitosan yang berinteraksi dengan fluida sintetik bukanlah matriks kitosan yang baru namun matriks kitosan yang telah berinteraksi dengan fluida sintetik sebelumnya dan dengan nilai pH yang berbeda. Dengan demikian kinerja dari matriks kitosan akan benar-benar teruji daya tahannya dalam simulasi sistem pencernaan manusia. Pada rilis obat di kondisi seri, lamanya waktu dan kondisi pH fluida sintetik menjadi representatif dari organ sistem pencernaan (Anthea et al, 1993). Pada kondisi rilis obat dengan keadaan seri, metode ionotropic gelation yang dipilih merupakan metode dengan konsentrasi fluida sintetik CaCl2 sebesar 12% pada hardening bath. Konsentrasi yang besar dalam hardening bath diharapkan dapat merilis obat maksimal dalam rentang waktu 22 jam sebagai rentang waktu dalam sistem pencernaan manusia. Hasil yang diperoleh dari uji performa rilis kitosan dapat diamati pada Tabel 4.5 dan Gambar 4.16. Tabel 4. 5 Simulasi Pelepasan Obat pada Sistem Pencernaan Tubuh Manusia

Organ

pH Fluida

Lambung

1.2 4

Usus halus

Usus besar

7.4

6.8

Waktu (Jam) Rilis Obat (mg) 0 0 1 0,163 2 0,472 3 1,625 4 2,772 5 2,944 6 3,213 7 3,418 8 3,645 9 4,643 10 4,714 11 4,766 12 4,818 22 5,913

Rilis Obat (%) 0 2,024 5.793 19,912 33,974 36,142 39,323 41,819 44,725 56,933 57,759 58,466 59,077 72,585



44

% Rilis Obat 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

5

10 Waktu (Jam)

15

20

Gambar 4. 16 Simulasi Pelepasan Obat pada Sistem Pencernaan Tubuh Manusia

Pada simulasi pelepasan obat pada sistem pencernaan tubuh manusia, terdapat beberapa fenomena yang dapat diamati. Fenomena pertama adalah terjadinya burst release atau pelepasan kejut pada setiap pergantian pH. Fenomena ini dapat terjadi karena beberapa alasan. Pada saat suatuu proses difusi terjadi, suatu ikatan direnggangkan karena peristiwa ionik dengan berbagai mekanisme yang telah dijelaskan pada Subbab 4.2.1. Ketika terjadi pergantian pH sebagai representatif pergantian organ sistem pencernaan, ion-ion tersebut tidak serta merta meninggalkan ikatan-ikatan yang sebelumnya direnggangkan. Adanya residence time atau waktu tinggal dari ion-ion tersebut yang memberikan efek pada perenggangan ikatan sehingga terjadi difusi yang diakumulasika dengan efek yang ditimbulkan oleh fluida sintetik yang baru menyebabkan terjadinya pelepasan kejut dari matriks kitosan (Huang et al, 2000). Fenomena berikutnya yang dapat diamati dari simulasi pelepasan obat pada sistem pencernaan tubuh manusia yaitu semakin landainya pelepasan obat dari satu fluida sintetik ke fluida sintetik lainnya. Pada fluida sintetik pH 6,8 dengan waktu rilis tiga jam pertama yang merepresentasikan fluida sintetik usus besar memiliki kurva rilis yang lebih landai dibandingkan dengan fluida sintetik pH 7,4 yang merepresentasikan fluida sintetik usus halus. Jumlah obat yang terperangkap di dalam matriks kitosan pada fluida sintetik pH 6,8 memiliki kuantitas yang lebih kecil dibandinngkan dengan dengan larutsn pH 7,4 disebabkan life time rilis yang lebih lama dibandingkan dengan sebelumnya. Jika



45

matriks kitosan mendifusikan obat dengan presentase yang sama di dalam matriks dengan anggapan bahwa kondisi matriks belum rusak (belum terdapat pemutusan ikatan), maka dengan kandungan obat yang lebih sedikit di dalam matriks, jumlah obat yang keluar pun akan menjadi lebih sedikit (Prabaharan, 2008). Fenomena terakhir yang dapat diangkat dari simulasi pelepasan obat pada sistem pencernaan tubuh manusia yaitu terjadinya peristiwa suspend release dalam sistem matriks kitosan yang telah dibuat. Peristiwa suspend release merupakan peristiwa naiknya rilis obat yang disebabkan oleh rusaknya matriks yang disebabkan oleh pemutusan ikatan pada matriks kitosan (Wen & Park, 2010). Pada fluida sintetik pH 6,8, rilis kitosan terjadi secara perlahan pada awalnya. Namun setelah empat jam di dalam pH tersebut, kurva rilis obat kembali meningkat.

Matriks

kitosan

yang

sebelumnya

ikatan-ikatannya

telah

direnggangkan oleh peristiwa ionik akhirnya mencapai titik jenuh sehingga pada akhirnya secara bertahap ikatan-ikatan tersebut menjadi putus sehingga peristiwa difusi dapat berlangsung lebih cepat. Selama 22 jam, matriks kitosan dapat merilis obat sebanyak 72% dari obat yang berhasil dienkapsulasi. Dengan tujuan untuk melepaskan obat tersebut di dalam usus halus dan usus besar maka terdapat 66% obat yang berhasil dimasukkan di dalam organ tersebut dari obat yang berhasil terenkapsulasi. 4.3

Penjeratan Obat Obat yang digunakan di dalam matriks kitosan tidak seluruhnya

terenkapsulasi di dalam matriks kitosan. Tahapan yang digunakan dalam menjerat kitosan dan membentuknya sebagai gel akan mendegredasi jumlah obat yang terenkapsulasi di dalam matriks kitosan itu sendiri. Penjeratan obat dapat dilihat dari beberapa sudut pandang yang biasa dipakai dalam dunia farmasi. Parameter yang digunakan pertama adalah banyaknya obat yang dapat dienkapsulasi di dalam matriks dibandingkan dengan obat yang hilang dan tidak terjerat di dalam matriks kitosan. Perbandingan antara obat yang dapat terenkapsulasi di dalam matriks kitosan dengan obat yang tidak dapat terenkapsulasi di dalam matriks disebut dengan efisiensi enkapsulasi. Parameter lain yang digunakan dalam penjeratan obat ialah banyaknya obat yang dapat terenkapsulasi di dalam matriks kitosan dibandingkan dengan massa total matriks kitosan. Perbandingan antara Universitas Indonesia


46

massa obat yang dapat dienkapsulasi dengan massa total matriks kitosan disebut dengan pemuatan obat. 4.3.1 Efisiensi Enkapsulasi Efisiensi enkapsulasi penting untuk diketahui dari matriks kitosan. Suatu proses enkapsulasi memiliki efesiensinya masing-masing. Dengan mengetahui efisiensi enkapsulasi, kuantitas obat yang dimasukkan dalam proses enkapsulasi dapat

hitung

untuk

mencapai

kuantitas

obat

yang

dibutuhkan

untuk

menyembuhkan suatu penyakit (kuantitas terapetik) yang dapat dilihat pada Persamaan 4.1 (Yu et al, 2008). obat yang digunakan pada enkapsulasi

[4.1]

Efisiensi enkapsulasi dari pembentukan matriks kitosan diketahui dengan menghitung massa obat yang rilis dari suatu waktu tertentu dan dengan menambahkan jumlah obat yang masih tersisa di dalam matriks kitosan setelah rilis (entrapment) serta dibandingkan dengan obat yang digunakan pada proses enkapsulasi yang dapat dilihat pada Persamaan 4.2 (Yu et al, 2008).

E isiensi enkapsulasi

[4.2]

Efisiensi enkapsulasi yang akan diamati pada bagian ini adalah efisiensi enkapsulasi pada variasi ionotropic gelation. Pada Subbab 4.2.2 telah dibuktikan bahwa konsentrasi fluida sintetik CaCl2 12% dalam hardening bath dapat memaksimalkan obat yang rilis pada usus halus dan usus besar dibandingkan dengan konsentrasi fluida sintetik CaCl2 6%. Dalam variasi konsentrasi fluida sintetik tersebut, akan dibandingkan efisiensi enkapsulasi banyaknya obat yang dapat terjerat di dalam matriks kitosan. Perbandingan dari efisiensi enkapsulasi dapat dilihat pada Tabel 4.6



47 Tabel 4. 6 Perbandingan Efisiensi Enkapsulasi terhadap Variasi Variabel Ionotropic Gelation

Berat (mg) dengan

Berat (mg) dengan

konsentrasi fluida sintetik


Keterangan

CaCl2 6%

CaCl2 12%

Obat yang terjerat

7,366

8,142

Penggunaan obat

75

75

% Enkapsulasi obat

9,821

10,856

Tabel 4.6 menunjukkan bahwa efisiensi enkapsulasi pada konsentrasi fluida sintetik CaCl2 12% memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi fluida sintetik CaCl2 6%. Pada dasarnya, fenomena ionotrip gelation bukanlah peristiwa enkapsulasi obat namun peristiwa yang mengatur kerapatan dari enkapsulasi obat yang telah terbentuk dari peristiwa penautan silang dengan tripolifosfat. Hal tersebut ditunjukkan dengan perbedaan variasi yang besar dari konsentrasi fluida sintetik tidak menunjukkan pengaruh yang besar dari enkapsulasi obat. Perbedaan efisiensi enkapsulasi dapat terjadi karena pada pembentukan bead kedua dengan proses ionotropic gelation memiliki bentuk yang lebih besar. Bentuk satuan bead yang lebih besar akan memiliki luas permukaan bead yang lebih kecil untuk berinteraksi dengan air distilat saat proses pencucian bead (Patel, 2010) yang dapat diamati pada Gambar 4.17.

Gambar 4. 17 Pencucian pada Bead dengan Konsentrasi Fluida sintetik CaCl2 (a) 12 % (b) 6 %

Gambar 4.17 menunjukkan banyaknya parasetamol yang akan terdegradasi dengan air distilat pada permukaan bead kedua akan lebih sedikit saat proses pencucian bead kedua karena memiliki luas permukaan kontak dengan air distilat yang lebih kecil. Dengan begitu penjeratan obat dengan luas permukaan bead



48

kedua yang lebih besar karena konsentrasi fluida sintetik CaCl2 yang lebih besar akan menyimpan obat lebih banyak dibandingkan dengan konsentrasi fluida sintetik CaCl2 yang lebih kecil. Rentang efisiensi enkapsulasi yang kecil di kedua variasi matriks kitosan pun disebabkan oleh proses rekristalisai berulang sebanyak dua kali yang menyebabkan banyak parasetamol yang sudah berdifusi di saat preparasi matriks kitosan itu sendiri. 4.3.2 Pemuatan Obat (Drug Loading) Pemuatan obat merupakan parameter yang sangat penting untuk diketahui dari suatu matriks kitosan. Pemuatan obat dapat diartikan sebagai obat yang terkandung dalam suatu matriks kitosan dibandingkan dengan penyusun-penyusun matriks kitosan yang diperlukan untuk menacapai tujuan matriks kitosan seperti tahan terhadap pH asam serta rilis secara terkontrol dan perlahan. Pemuatan obat bermanfaat dalam mengemas suatu obat sehingga dapat diperkirakan kemasan suatu obat dari banyaknya matriks kitosab yang dibutuhkan terhadap jumlah obat yang terenkapsulasi di dalam matriks kitosan. Pemuatan obat atau drug loading dirumuskan dalam Persamaan 4.3 (Yu et al, 2008). Pemuatan Obat

[4.3]

Pemuatan obat antara suatu matriks kitosan akan dibandingkan terhadap variasi dari fluida sintetik CaCl2 pada proses ionotropic gelation. Dengan variasi konsentrasi fluida sintetik CaCl2 sebanyak 6% dan 12%, akan dilihat pemuatan obat pada masing-masing matriks kitosan seperti yang terlihat pada Tabel 4.7. Tabel 4. 7 Perbandingan Pemuatan Obat terhadap Variasi Proses Ionotropic Gelation

Berat (mg) dengan

Berat (mg) dengan



Keterangan

CaCl2 6%

CaCl2 12%

Obat terjerat

7,366

8,142

Matriks Kitosan

188

240

% Loading obat

3,918

3,392



49

Tabel 4.7 menunjukkan % loading obat pada konsentrasi fluida sintetik CaCl2 sebanyak 6% memiliki presentase yang lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi fluida sintetik CaCl2 sebanyak 12%. Pada subbab 4.3.1 telah diketahui penjeratan obat yang didapatkan dengan konsentrasi fluida sintetik CaCl2 lebih tinggi dapat meningkatkan jumlah obat yang terjerat. Namun bertambahnya jumlah obat yang terjerat tidak sebanding dengan berat matriks kitosan yang bertambah. Pertambahan berat matriks kitosan yang didapatkan merupakan berat CaCl2 dengan ion Ca2+ yang menghubungkan antara polimer alginat satu denga lainnya sehingga terbentuk gel (gel point). Pertambahan yang terjadi dari matriks kitosan tidak sesignifikan dengan peningkatan konsentrasi CaCl2 yang didapatkan (Patel, 2010). Hal ini disebabkan tidak semua Ca2+ yang berada pada hardening bath dapat berada di dalam matriks kitosan dengan mengikat alginat satu dengan lainnya karena keterbatasan polimer alginat yang telah berekasi dengan gugus amina dari polimer kitosan.



BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan mengenai matriks kitosan sebagai bahan penyalut untuk mengontrol pelepasan obat parasetamol, maka dapat disimpulkan bahwa: •

Preparasi matriks kitosan dibuat dengan melakukan modifikasi metode penautan silang dengan metode gelasi ionotropik sehingga dapat menjerat obat dengan baik, menahan rilis pada kondisi asam serta memiliki waktu tinggal sesuai dengan waktu tinggal sistem pencernaan dengan variasi konsentrasi CaCl2 sebagai hardening bath pada metode gelasi ionotropik.

•

Rilis pada masing-masing fluida sintetik berbeda satu sama lain berdasarkan pH larutan fluida sintetik.

•

Penjeratan obat yang didapatkan dengan mengkombinasikan dua metode preparasi memiliki nilai sebesar 10%.

•

Pemuatan

obat

(drug

loading)

yang

didapatkan

dengan

mengkombinasikan dua metode preparasi memiliki nilai sebesar 4%.

5.2

Saran Saran yang dapat diberikan untuk memperbaiki hasil dari penelitian yang

dilakukan diantaranya: •

Proses pengeringan bead sebaiknya dilakukan dengan menggunakan freeze-dryer yang menggunakan proses sublimasi sehingga tidak terjadi pelelehan yang akan mengurangi nilai penjeratan obat di dalam matriks kitosan.

•

Penghancuran bead dilakukan dengan menggunakan mesin penghancur sehingga serbuk yang didapatkan memilik ukuran yang homogen.



DAFTAR PUSTAKA

Anonim, Kanker di Indonesi, Depkes, Editor 2012, TEMPO Interaktif. Benita, S. 1996. Microencapsulation : Methods and Industrial Applications. Mercel Dekker Inc, New York. Dawes, GJS, Fratila-Apachitei, LE, K. Mulia, Apachitei, I, Witkamp, G-J, Duszczyk, J. 2009. Size effect of PLGA spheres on drug loading efficiency and release profiles, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 20, 5, 1089-1094. Fairbrother, J. E. 1997. Acetaminophen in Analytical profiles of drug substances; Florey, K., Ed.; Academic Press: New York, 1974; Vol. 3, pp 5-29. Geum-soog Kim, Lu Zeng, Feras Alali, Lingling L. Rogers, Feng-E. Wu, Jerry L. McLaughlin & Soelaksono Sastrodihardjo. 1998. Journal of Natural Product, , 62, 432-436. Gibaly, El. 2002. Development and In Vitro Evaluation of Novel Floating Chitosan Microcapsules for Oral Use: Comparison With Non-Floating Chitosan Microspheres. Int J Pharm. Golcanves, 2005. Effect of crosslinking agent in chitosan microspheres in controlled release of diclofenat sodium. Polimeros: ciencia e technologia pp.612. Hosseinzadeh. H. 2010. Controlled Release Of Diclofenac Sodium From pHResponsive Carrageenan-G-Poly(Acrylic Acid) Superabsorbent Hydrogel. Department of Chemistry, University of Payame Noor. Int J Pharm, 321,2–44. Illum, L. 1998. Chitosan and its use as a pharmaceutical excipient. Pharm. Res. 15, 1326–1331. Kawashima, Y., Handa, T., Takenaka, H., Lin, S.Y., Ando, Y., 1985. Novel method for the preparation of controlledrelease theophylline granules coated



52

with a polyelectrolyte complex of sodium polyphosphate-chitosan. J. Pharm. Sci. 74, 264–268. Kar, Mousumi & Dr P K Choudhury. 2005. Preparation and Evaluation of Chitosan Microspheres. Dept. of Pharmaceutical Sciences, MLSU, Udaipur Corresponding. Knorr, D. 1984. Use Chitinous in Food. Food Tech. 38(1):85. Kusumastuti, Felisita Anesti & Nyoman Valida Lendra. 2009. Rilis Zat Aktif Obat.

Farmakoterapi-Info. http://yosefw.wordpress.com/2009/03/20/557/.

Diakses tgl. 10 Maret 2011 Pukul 09:47 WIB. Lachman L., H.A. Lieberman & J.L. Kanig. 1986. The Theory and Practice of Industrial Pharmacy. Lea & Febringer. Philadelphia : Marcell Dekker, Inc. 860-892. Marks & Fox. 1991. DNA damage, poly(ADPribosylation and apoptotic cell death as a potential common pathway of cytotoxic drug action. Biochem. Pharmacol., 42, 1859-1867. Maton, Anthea; Jean Hopkins, Charles William McLaughlin, Susan Johnson, Maryanna Quon Warner, David LaHart, Jill D. & Wright 1993. Human Biology and Health. Englewood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice Hall. ISBN 0-13-981176-1. OCLC 32308337. Mi, F.L., Tan, Y.C., Liang, H.F., & Sung, H.W. 2002. In vivo biocompatibility and degradability of a novel injectable chitosan-based implant. Biomaterials 23, 181–191. Motulsky,

H.

Linear

Regression.

1999.

http://graphpad.com/curvefit/linearregression.htm. Diakses tgl. 6 Juni 2012 Pukul 10:00 WIB. Odian, G. 2002. Ionic Chain Polymerization In Principles of Polymerization. Wiley Interscience: Staten Island, New York, 2004, pp. 372-463.



53

Patel, Hitesh. 2010. Ionotropic Gelation Technique For Microencapsulation Of Antihypertensive Drug. Int. J. Pharm, 382, 7111. Pedrosa, Rozângela C., Vanessa L. Gonçalves, Mauro C. M. Laranjeira, Valfredo T. Fávere. 2005. Effect of Crosslinking Agents on Chitosan Microspheres in Controlled Release of Diclofenac Sodium. Departamento de Química. http://www.scielo.br/pdf/po/v15n1/24188.pdf. Diakses tgl. 9 Maret 2011 Pukul 12:02 WIB. Prabaharan, M., 2008. Review Paper: Chitosan Derivatives as Promising Materials for Controlled Drug Delivery, J Biomater Appl July vol. 23 no.1, 536. RA, Weinberg. 2007. The Biology of Cancer. New York: Garland Science. Remuñán-López, C, Lorenzo-Lamosa, ML, Vila-Jato, JL & Alonso, MJ. 1998. Development of new chitosan–cellulose multicore microparticles for controlled drug delivery, Eur J Pharm Biopharm, 45, 1, 49-56. Richens, D. T. 1997. The chemistry of aqua ions : synthesis, structure, and reactivity : a tour through the periodic table of the elements. Wiley. ISBN 0471-97058-1. Roger A. Granberg and C.,Rasmuson. 1999. Solubility of Paracetamol in Pure Solvents. Department of Chemical Engineering and Technology, Royal Institute of Technology, SE-10044. Shu,

X.Z.,

Zhu,

K.J.

(2000).

A

novel

approach

to

prepare

tripolyphosphate/chitosan complex beads for controlled release drug delivery. Int. J. Pharm. 201, 51–58. Shu, XZ and Zhu, KJ. (2002). Controlled drug release properties of ionically cross-linked chitosan beads: the influence of anion structure, Int J Pharm. 233, 1-2, 217-225.



54

Sinha, VR, Singla, AK, Wadhawan, S, Kaushik, R, Kumria, R, Bansal, K & Dhawan, S. 2004. Review: Chitosan microspheres as a potential carrier for drugs, Int J Pharm, 274,1–33. Thomas C, Sharma P. 1998. Chitosan as a biomaterial. Biomater Artif Cells Artif Org 1990;18:1–2. Tojima, T., Katsura, H., Han, S.M., Tanida, F., Nishi, N., Tokura, S. & Sakairi, N. 1998. Preparation of an a-Cyclodextrin-Linked Chitosan Derivative Via Reductive Amination Strategy, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 36(11): 1965–1968. Tong W.Q. 2000. Preformulation aspects of insoluble compounds In Water Insoluble Drug Formulation. Edited by Liu R., Interpharm Press, Denver, Colorado, 65–95. Yu, Yun., Yin, Cheng., Zhang, Wei. Cheng, Xue.,Zhang, Xian,. & Zhuo, Ren. 2008. Composite Microparticle Drug Delivery Systems Based On Chitosan, Alginate And Pectin With Improved Ph-Sensitive Drug Release Property. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 68 (2009) 245–249.



LAMPIRAN

A. Lampiran Gambar 1. Agitasi kitosan, parasetamol dan larutan asam asetat

Gambar A. 1 Larutan Kitosan, Asam Asetat dan Parasetamol

2. Pembentukan Bead pertama dengan larutan tripolifosfat

Gambar A. 2 Larutan Penaut Silang Tripolifosfat



56

Gambar A. 3 Bead Pertama Setelah Penautan Silang

3. Pencucian

Gambar A. 4 Bead Pertama Setelah Disaring



57

4. Penghancuran Bead

Gambar A. 5 Bead Pertama Setelah Digerus

5. Agitasi alginat dan kitosan

Gambar A. 6 Larutan Alginat dan Kitosan



58

6. Pembentukan bead kedua dengan larutan CaCl2

Gambar A. 7 Pembentukan Bead Kedua Setelah Disaring

Gambar A. 8 Bead Kedua Setelah Digerus



59

B. Lampiran Tabel • Larutan Standar Panjang gelombang yang dipakai adalah 247 nm sebagai serapan maksimum parasetamol pada methanol yang didapat dengan melakukan proses scanning dari salah satu sampel dengan rentang 200-800 nm untuk mengetahui panjang gelomnbang maksimumnya (Goncalves, 2005). Tabel B. 1 Kurva Pembuatan Larutan Standar



60

•

Rilis In Vitro Rilis in vitro yang didapatkan menggunakan spektofotomerti UV-visible yang diacu berdasarkan larutan standar. Tahapan dalam perhitungan rilis in vitro secara bertahap dapat diterangkan sebagai berikut: -

Nilai absorbansi yang didapatkan dari spektrofotometri UV-visible akan dimasukkan ke dalam persamaaan yang didapatkan dari larutan standar untuk menghitung konsentrasi parasetamol dalam larutan tersebut.

-

Konsentrasi yang didapatkan kemudian digunakan untuk menghitung massa dengan menggunakan volume sebagai faktor pengali. Volume dari setiap faktor pengali bertambah setiap jamnya sebanyak 6 ml dan seterusnya sebagai faktor pengenceran.

-

Pertambahan massa dari setiap kali rilis bukanlah nilai massa yang didapatkan dari faktor pengenceran namun faktor selisih antara masssa saat jam tertentu dengan massa saat jam sebelumnya.

-

Akumulasi obat merupakan banyaknya obat yang yang telah dirilis matriks kitosan sampai dengan jam tertentu.

-

Entrapment merupakan jumlah obat yang masih tersisa di dalam matriks kitosan setelah sekian jam rilis di dalam fluida sintetik. Lamanya waktu untuk memastikan tidak adanya obat yang tersisa di dalam matriks kitosan dan pelarut yang dapat digunakan berbeda antara variasi dalam pembuatan matriks kitosan (Yu et al, 2008).

-

Pada proses rilis secara paralel, pemisahan antara satu fluida sintetik dengan fluida sintetik lain menggunakan proses sentrifugasi.

-

Pada proses rilis secara paralel, perhitungan pertambahan dihitung dengan menggunakan variabel massa rilis dari jam sebelumnya hanya pada pH fluida sintetik yang sama.



61

•

Rilis Obat Pada Kondisi Paralel pH 1,2 Tabel B. 2 Rilis Obat Pada pH 1,2



62

•

Rilis Obat Pada Kondisi Paralel pH 4 Tabel B. 3 Rilis Obat Pada pH 4



63

•

Rilis Obat Pada Kondisi Paralel pH 7,4 Tabel B. 4 Rilis Obat Pada pH 7,4



64

•

Entrapment Obat Pada Kondisi Paralel Tabel B. 5 Penjeratan Obat Pada Kondisi Paralel

Tabel B. 6 Penjeratan Obat & Loading Obat Pada Kondisi Paralel

Keterangan

Berat (mg)

Obat yang terjerat

7.366286561

Obat yang digunakan

75

Berat matriks Kitosan

188

% Loading obat

3.918237533

% Enkapsulasi obat

9.821715415



65

•

Rilis Obat Pada Kondisi Seri Rilis obat pada kondisi paralel dilakukan dengan tiga kali pengambilan data (triplo) untuk memastikan bahwa data yang didapatkan merupakan data yang valid. Trial 1 Tabel B. 7 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 1



66

Tabel B. 8 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 1(Lanjutan)



67

Tabel B. 9 Rilis Obat Pada Kondisii Seri Trial 1 (Lanjutan)

Tabeel B. 10 Penjeratan n Obat & Loading O Obat Pada Kondisi Seri Trial 1

Keteerangan

Berat (mg)

Obat yaang terjerat

8.142637448

Obat yan ng digunakan

75

Berat mattriks Kitosan

240

% Loa ading obat

3.392765603

% Enkappsulasi obat

10.85684993

Un niversitas Indone esia


68

Trial 2 Tabel B. 11 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 2



69

Tabel B. 11 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 2 (Lanjutan)



70


Tabel B. 12 Penjeratan Obat & Loading Obat Pada Kondisi Seri Trial 2

Keterangan

Berat (mg)

Obat yang terjerat

8.125787048

Obat yang digunakan

75


252

% Loading obat

3.22451867

% Enkapsulasi obat

10.83438273



71

Trial 3 Tabel B. 13 Rilis Obat Pada Kondisi Seri Trial 3



72




73


Tabel B. 14 Penjeratan Obat & Loading Obat Pada Kondisi Seri Trial 3

Keterangan

Berat (mg)

Obat yang terjerat

9.097987726

Obat yang digunakan

75


310

% Loading obat

2.93483475

% Enkapsulasi obat

12.1306503



74

•

Tabel Simulasi Sistem Pencernaan Manusia Tabel B. 15 Simulasi Sistem Pencernaan Manusia

pH

1.2

4

7.4

6.8

Jam

trial 1 (%)

trial 2 (%)

trial 3 (%)

0

0

0

0

1

2,01563567

1,908724707

3,49375865

2

5,78707127

5,88794451

11,0552622

3

19,9086418

20,40910142

26,2286728

4

33,973858

34,87378718

38,8719139

5

36,1361922

36,22593968

41,018447

6

39,3251794

39,96958779

43,3798769

7

41,8097862

42,94873879

45,9483717

8

44,7240307

43,94286053

48,1471077

9

56,9261188

56,35207067

59,9751593

10

57,7507612

57,44096766

61,9773079

11

58,4608326

58,74499564

63,3755059

12

59,0664139

58,9074696

65,2168193

22

72,5847459

72,2789508

75,4635331



75

% Rilis Obat

Simulasi Sistem Pencernaan Manusia

100 90 80 70 60

trial 1

50

trial 2

40

trial 3

30 20 10 0 0

5

10

15

20

Waktu (jam) Gambar B. 1 Simulasi Sistem Pencernaan Manusia



UNIVERSITAS INDONESIA PREPARASI DAN UJI KINERJA MATRIKS KITOSAN UNTUK RILIS TERKENDALI OBAT PARASETAMOL PADA PH SISTEM PENCERNAAN SKRIPSI

Recommend Documents