10. Modifikasi Permukaan Serat Selulosa
11.4. Target Obat
Seperti yang disebutkan dalam bagian aplikasi biomedik diatas, efektivitas setiap terapi farmakologi pada manusia tergantung pada
79
jumlah obat aktif di lokasi target tindakan dalam konsentrasi lebih dari tingkat efektif minimum. Karena beberapa sifat farmasi dan farmakologis obat, sangat sulit untuk mencapai tingkat efektivitas terapi yang tinggi. Beberapa alasan umum mengapa bioavailabilitas obat kurang adalah sebagai berikut:
Gambar 18. Representasi skematis selulosa pada mikropartikel selulosa dan pengolahannya pada nilai pH yang berbeda.
CNC, nanocrystal selulosa
1. Tingkat kelarutan air yang lebih rendah
2. Tingkat permeabilitas yang lebih rendah, yaitu, obat tidak dapat melewati membran biologis
3. Lebih cepat metabolisme dan tereliminasi dari tubuh.
Oleh karena itu, untuk mengatasi kekurangan ini, pengiriman obat yang ditargetkan atau sistem pengiriman obat yang dikendalikan diwujudkan di mana obat akan dilepaskan di lokasi spesifik dengan cara yang terkontrol dengan laju yang konstan. Ini lebih menguntungkan daripada metode konvensional karena toksisitas yang lebih rendah;
80
persyaratan relatif sejumlah kecil obat; pemulihan lebih cepat dan cepat;
dosis yang lebih nyaman; dan kepatuhan pasien yang tinggi. Karena kemajuan besar dalam teknik nanoteknologi, mereka telah dimasukkan dalam bidang seperti pengobatan, diagnosis, pemantauan, dan kontrol sistem biologis, dan para ilmuwan telah menciptakan istilah yang disebut 'nanomedicine'. Ini adalah faktor yang menantang bagi para ilmuwan untuk memilih polimer alami sesuai dengan berbagai jenis rute pemberian obat.
Nanomaterial berbasis selulosa dianggap sebagai pilihan ideal untuk molekul obat karena bahan selulosa adalah biokompatibel, yang tidak memperoleh respons imunologis dalam tubuh, dan tingkat pembersihan dari sistem ginjal kurang karena ukuran nanomaterial selulosa membuatnya sulit bagi sistem ginjal untuk menyaringnya dari tubuh. Selain itu, karena hidrofilisitas tinggi selulosa, adsorpsi protein opsonin terhambat, dan itu merupakan langkah penting sebelum fagositosis selama pengangkatan nanopartikel dari aliran darah. Ini akan menyebabkan paruh waktu sirkulasi darah yang diperpanjang secara dibandingkan dengan bahan nano hidrofobik. gugus hidroksil yang ada di permukaan molekul selulosa dapat dilekatkan pada biomolekul dengan ikatan kovalen dan non-kovalen. Beberapa penelitian menyelidiki efektivitas berbagai jenis sistem pengiriman berbasis nanoselulosa untuk menganalisis faktor-faktor utama seperti biodegradabilitas, sitotoksisitas untuk berbagai jenis sel manusia, dan mekanisme serapan seluler.
Mereka telah mempelajari jenis-jenis formulasi seperti nanokrisltal, bermuatan negatif fluorocincein isothiocyanateelabeled CNCs, rhodamine B bermuatan positif CNC berlabel isothiocyanate, CNC yang terkonjugasi dengan asam folat, CNCs terhidrolisis asam,
curcumin-81
cyclodextrin/CNC nanocomplex, dan CNCs yang dicangkokkan polifosfoester terhadap sembilan garis sel yang berbeda seperti HBMEC, bEnd.3, RAW 264.7, MCF-10A, MDA-MB-231, MDA-MB-468, KB, PC-3, dan C6 mengikuti metode pengujian metil tetrazolium (MTT) dan metode uji kebocoran dehidrogenase laktat (LDH). Ditemukan bahwa CNC berserat tidak menunjukkan efek sitotoksik terhadap semua sel dalam kisaran konsentrasi 0 – 50 µg ml-1 selama waktu pemaparan (48 jam). Demikian pula, BC juga telah dipelajari untuk sistem pengiriman obat terkontrol. Berbagai teknik produksi nanokomposit berbasis BC telah dikembangkan untuk mengoptimalkan sistem pengiriman obat yang terkontrol. BC telah dicampur dengan asam poli akrilat (PAA) dengan polimerisasi dimulai melalui iradiasi berkas elektron menggunakan berbagai dosis . Selain itu, komposit ini sensitif terhadap pH, dan pada pH netral, pembengkakannya mencapai nilai maksimum. Oleh karena itu, mereka dianggap sebagai zat responsif-pH untuk pengiriman obat in vitro terkontrol menggunakan konten berbeda dari serum albumin sapi (BSA) sebagai senyawa. Komposit BC juga telah digunakan sebagai pembawa pengganti untuk pengiriman obat transdermal. Dengan teknik sel difusi, tingkat difusi obat melalui membran BC diamati.
Dibandingkan dengan membran BC iradiasi, membran BC non-iradiasi menunjukkan difusi obat yang lebih cepat. Kemungkinan terapi membran BC dievaluasi, dan analisis penetrasi dua jenis obat (lidocaine hidroklorida dan ibuprofen) dilakukan melalui studi difusi in vitro.
Dibandingkan dengan sistem formulasi lain, termasuk gel ibuprofen, larutan air, dan gel lidokain hidroklorida, tingkat penetrasi komposit BC lebih tinggi. Dalam studi lain, mereka memasukkan bahan BC untuk memuat obat dengan serum albumin dan menemukan bahwa,
82
dibandingkan dengan BC normal, bahan BC freeze-dried menunjukkan protein yang lebih rendah.
11.5. Mikroenkapsulasi
Mikroenkapsulasi adalah teknik yang berkembang pesat di mana tetesan sangat kecil dari setiap zat aktif (mungkin bentuk cair) akan ditutup atau dienkapsulasi dengan selaput polimer yang kontinyu . Bahan aktif atau komponen partikel, yang dienkapsulasi, disebut sebagai bahan inti, dan penutup luar polimer disebut bahan dinding, pembawa, atau enkapsulasi. Manfaat utama adalah sebagai berikut:
1. Dapat mengubah bahan inti cair menjadi bentuk padat yang memodifikasi sifat koloid dan permukaan untuk pengiriman dan penyimpanan yang mudah,
2. Dapat perlindungan lingkungan dan mengontrol sifat pelepasan bahan penutup.
Pada 1931, ini pertama kali diperkenalkan oleh Bungen burg de Jon dan Kan. Model mikroenkapsulasi biasanya memiliki diameter dalam kisaran 1-1000 mm, dan dimasukkan dalam bahan inti enkapsulasi seperti protein, flavanoid, enzim, obat-obatan, bahkan sel hidup . Karena beberapa peningkatan dalam arena biomedis dan rekayasa jaringan, terdapat kebutuhan mikrokapsul yang dapat membawa dan melepaskan segala bentuk bahan aktif. Sebagai contoh, mikrokapsul dapat bertindak sebagai dalam pemberian obat terkontrol karena terbukti memiliki keberlanjutan yang lama atau pelepasan obat yang berkepanjangan dibandingkan dengan obat konvensional. Mikroenkapsulasi juga membantu dalam menutupi bau dan rasa obat oral apa pun dan dapat mengubah obat cair apa pun menjadi bubuk yang mengalir bebas . Ini
83
membantu dalam mengatasi obat-obatan dan dapat mengontrol sifat volatile dari obat penguapan. Selain itu, dapat secara signifikan mengurangi toksisitas dan iritasi gastrointestinal yang terjadi setelah pemberian obat. Polimer selulosa memiliki peran penting dalam mengembangkan bahan selaput karena mereka biokompatibel, memiliki hasil tinggi dan kemampuan menahan beban, stabil secara mekanis, dan sangat mendorong modifikasi kimia . Dalam sebagian besar studi, bahan nano selulosa digunakan untuk meningkatkan sifat biopolimer alginat, yang merupakan linear, kompatibel dengan proses enkapsulasi.
Mikroenkapsulasi sel adalah teknik terbaru dalam bidang biomedis, yang memungkinkan pengobatan beberapa penyakit tanpa adanya imunosupresi. Selama beberapa dekade terakhir, penelitian telah dilakukan di seluruh dunia untuk mengembangkan teknologi imunoisolasi yang akan berguna dalam pencegahan penolakan imun tubuh asing atau cangkokan atau transplantasi tubuh manusia.
Enkapsulasi menyediakan membran semipermeabel yang memungkinkan nutrisi dan protein yang disekresikan meresap, sekaligus mengisolasi sel dari reaksi imun. Selama bertahun-tahun, hidrogel alginat telah digunakan sebagai opsi untuk membentuk bahan dinding. Ini adalah biopolimer yang membentuk hidrogel ketika terkena kation. Meskipun mereka biokompatibel, stabilitas mekanis dan kimianya tidak memungkinkan mereka digunakan untuk transplantasi jangka panjang.
Oleh karena itu, BC yang dimediasi oleh TEMPO, polimer selulosa, telah digunakan dalam penelitian untuk meningkatkan sifat kimia dan mekanik alginat. Komposit memiliki peningkatan ikatan silang dengan Ca2+ dan meningkatkan stabilitas mekanik dan kimia. Hasil juga membuktikan bahwa sel-sel lebih layak daripada hidrogel alginat.
84
Pada 2017, Huq et al melaporkan efek alginat-CNCs dan nanokomposit lesitin dalam obat neutraceutical. Terbukti bahwa CNC secara signifikan meningkatkan viabilitas probiotik (Lactobacillus rhamnosus ATCC 9595) yang dibawanya dan kekuatan tarik mikrobeads alginat. CNC dapat digunakan sebagai pengisi dalam membuat berbagai komposit dengan matriks seperti siloksan, poli (kaprolakton), pati yang dilekatkan gliserol, lateks stirena-butil akrilat, dan epoksi. Permukaan kimia CNC memungkinkan untuk mengikat dengan molekul obat dan digunakan sebagai eksipien obat pada umumnya. Terbukti bahwa CNCs dapat dengan mudah membuat ikatan dengan obat yang larut dalam air dan dapat terionisasi seperti tetrasiklin dan doksorroisin. Pada 2015, Ye et al. berhasil mengembangkan mikrokapsul CNC sebagai mikropartikel dan nanopartikel. Morfologi jaringan terbuka yang memfasilitasi permeabilitas partikel padat besar dengan diameter dari 30 nm hingga 100 nm melintasi cangkang. Gambar 18 menunjukkan aliran kerja selulosa pada mikrokapsul selulosa di bawah pengaruh berbagai tingkat pH.