2
ABSTRAK
YENI ARUM SARI. Preparasi dan Pencirian Nanopartikel Ketoprofen Tersalut
Kitosan-Alginat. Dibimbing oleh PURWANTININGSIH SUGITA dan LAKSMI
AMBARSARI.
Nanopartikel ketoprofen dapat digunakan untuk membuat sistem pengantaran
terkendali ketoprofen. Komposisi material dan metode pembuatan nanopartikel
yang digunakan berpengaruh terhadap pembentukan nanopartikel ketoprofen.
Penelitian ini bertujuan membuat nanopartikel ketoprofen dengan meragamkan
konsentrasi kitosan, alginat, dan tripolifosfat (TPP) serta mencirikan efisiensi
penyalutan ketoprofen dan ukuran nanopartikel. Nanopartikel ketoprofen dibuat
dengan metode ultrasonikasi dan sentrifugasi. Efisiensi penyalutan ketoprofen
ditentukan dengan analisis spektrofotometri ultraviolet, sedangkan analisis
morfologi dan ukuran nanopartikel ditentukan dengan menggunakan mikroskop
elektron payaran. Formula terbaik diperoleh pada komposisi kitosan 1.50% (b/v),
alginat 0.625% (b/v), dan TPP 4.0% (b/v). Efisiensi dan jumlah nanopartikel
formula tersebut berturut-turut 78.84% dan 26.81%.
ABSTRACT
YENI ARUM SARI. Preparation and Characterization of Ketoprofen Coated with
Chitosan-Alginate Nanoparticle. Supervised by PURWANTININGSIH SUGITA
and LAKSMI AMBARSARI.
1
OR OH CH2OH
O
R OH CH2OH
O
O O
n
PENDAHULUAN
Peradangan merupakan suatu penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme, bahan kimia, atau benturan keras. Penyakit ini ditandai dengan munculnya warna merah, rasa nyeri dan panas, serta dapat menyebabkan hilangnya fungsi dari suatu jaringan tubuh (Fraser et al. 1991). Salah satu komponen aktif yang banyak digunakan sebagai obat anti-peradangan adalah ketoprofen.
Ketoprofen merupakan obat non-steroid yang berfungsi sebagai obat antiradang, analgesik, dan antipiretik (penurun panas). Namun, ketoprofen memiliki waktu paruh eliminasi terlalu cepat, yaitu 1.5–2.0 jam (Patil et al. 2005), sehingga harus sering dikonsumsi untuk mempertahankan kadar terapi dalam plasma darah. Jika obat terakumulasi sampai dosis >300 mg di dalam tubuh, akan terjadi pendarahan lambung (AMA 1991). Kelemahan ketoprofen ini dapat diatasi dengan membuat sistem pengantaran obat yang lebih terkendali. Cara ini pernah dilakukan pada ketoprofen dan indometasin dengan menggunakan kitosan termodifikasi sebagai bahan penyalut (Yamada et al. 2001, Tiyaboonchai & Ritthidej 2003).
Sistem pengantaran-terkendali ketoprofen menggunakan kitosan termodifikasi sebagai bahan penyalut telah banyak diteliti. Modifikasi diperlukan untuk memperbaiki sifat reologi gel kitosan seperti kekuatan mekanik, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan yang sesuai untuk sistem pengantaran obat. Modifikasi gel kitosan yang pernah dilakukan adalah dengan penambahan hidrokoloid, di antaranya alginat (Sugita et al. 2006b; Cardenas et al. 2003; Tan et al. 2003), dan karboksimetil selulosa (Sugita et al. 2007a). Arianto (2010) telah berhasil membuat sistem pengantaran ketoprofen yang lebih terkendali dengan menggunakan kitosan termodifikasi alginat dan penaut-silang glutaraldehida dengan persen pelepasan pada medium asam dan basa berturut-turut 0.69 dan 99.58%, dan efisiensi penyalutan sebesar 30.44%. Partikel yang dihasilkan berukuran mikro (0.15–6.00 µm). Bentuk mikrokapsul ini masih memiliki kelemahan, salah satunya adalah kemampuan penetrasi ke dalam jaringan tubuh terbatas.
Penelitian tentang pengubahan bentuk mikropartikel menjadi nanopartikel saat ini sedang berkembang. Bentuk nanopartikel dengan kisaran ukuran 10–1000 nm memiliki kelebihan dapat masuk ke dalam sistem
peredaran darah dan tepat mencapai target pengobatan (Mohanraj & Chen 2006). Napthaleni (2010) telah meneliti enkapsulasi ketoprofen tersalut kitosan-alginat dengan tripolifosfat (TPP) sebagai penaut-silang pada ukuran nanometer dengan meragamkan konsentrasi surfaktan dan lama waktu sonikasi. Nanopartikel terbanyak diperoleh sebesar 53.23% pada formula dengan konsentrasi Tween 80 3% (v/v) dan waktu sonikasi 15 menit. Nilai efisiensi penyalutan terbesar (51.2–52.3%) diperoleh pada waktu sonikasi 29–53 menit dengan kisaran konsentrasi surfaktan 1.3–2.3% (v/v).
Penelitian ini bertujuan memodifikasi metode nanoenkapsulasi yang dilakukan oleh Napthaleni (2010) dengan menambahkan perlakuan sentrifugasi serta meragamkan konsentrasi kitosan, alginat, dan TPP pada kondisi waktu sonikasi dan konsentrasi surfaktan terbaik hasil penelitian Napthaleni (2010). Modifikasi metode ini diharapkan dapat memperbaiki efisiensi enkapsulasi dan meningkatkan jumlah nanopartikel yang dihasilkan. Peragaman konsentrasi kitosan, alginat, dan TPP dilakukan dengan menggunakan rancangan percobaan Box-Behnken.
TINJAUAN PUSTAKA
Gel Kitosan
Kitosan merupakan polimer yang dapat diperoleh dari deasetilasi parsial kitin. Struktur kitosan terdiri dari unit berulang poli-(2-amino-2-deoksi-D-glukopiranosa) yang terhubung oleh ikatan β-(1,4) (Gambar 1).
Gambar 1 Struktur kitosan (R = sebagian besar –NH2) (Sugita et al. 2009).
1
OR OH CH2OH
O
R OH CH2OH
O
O O
n
PENDAHULUAN
Peradangan merupakan suatu penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme, bahan kimia, atau benturan keras. Penyakit ini ditandai dengan munculnya warna merah, rasa nyeri dan panas, serta dapat menyebabkan hilangnya fungsi dari suatu jaringan tubuh (Fraser et al. 1991). Salah satu komponen aktif yang banyak digunakan sebagai obat anti-peradangan adalah ketoprofen.
Ketoprofen merupakan obat non-steroid yang berfungsi sebagai obat antiradang, analgesik, dan antipiretik (penurun panas). Namun, ketoprofen memiliki waktu paruh eliminasi terlalu cepat, yaitu 1.5–2.0 jam (Patil et al. 2005), sehingga harus sering dikonsumsi untuk mempertahankan kadar terapi dalam plasma darah. Jika obat terakumulasi sampai dosis >300 mg di dalam tubuh, akan terjadi pendarahan lambung (AMA 1991). Kelemahan ketoprofen ini dapat diatasi dengan membuat sistem pengantaran obat yang lebih terkendali. Cara ini pernah dilakukan pada ketoprofen dan indometasin dengan menggunakan kitosan termodifikasi sebagai bahan penyalut (Yamada et al. 2001, Tiyaboonchai & Ritthidej 2003).
Sistem pengantaran-terkendali ketoprofen menggunakan kitosan termodifikasi sebagai bahan penyalut telah banyak diteliti. Modifikasi diperlukan untuk memperbaiki sifat reologi gel kitosan seperti kekuatan mekanik, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan yang sesuai untuk sistem pengantaran obat. Modifikasi gel kitosan yang pernah dilakukan adalah dengan penambahan hidrokoloid, di antaranya alginat (Sugita et al. 2006b; Cardenas et al. 2003; Tan et al. 2003), dan karboksimetil selulosa (Sugita et al. 2007a). Arianto (2010) telah berhasil membuat sistem pengantaran ketoprofen yang lebih terkendali dengan menggunakan kitosan termodifikasi alginat dan penaut-silang glutaraldehida dengan persen pelepasan pada medium asam dan basa berturut-turut 0.69 dan 99.58%, dan efisiensi penyalutan sebesar 30.44%. Partikel yang dihasilkan berukuran mikro (0.15–6.00 µm). Bentuk mikrokapsul ini masih memiliki kelemahan, salah satunya adalah kemampuan penetrasi ke dalam jaringan tubuh terbatas.
Penelitian tentang pengubahan bentuk mikropartikel menjadi nanopartikel saat ini sedang berkembang. Bentuk nanopartikel dengan kisaran ukuran 10–1000 nm memiliki kelebihan dapat masuk ke dalam sistem
peredaran darah dan tepat mencapai target pengobatan (Mohanraj & Chen 2006). Napthaleni (2010) telah meneliti enkapsulasi ketoprofen tersalut kitosan-alginat dengan tripolifosfat (TPP) sebagai penaut-silang pada ukuran nanometer dengan meragamkan konsentrasi surfaktan dan lama waktu sonikasi. Nanopartikel terbanyak diperoleh sebesar 53.23% pada formula dengan konsentrasi Tween 80 3% (v/v) dan waktu sonikasi 15 menit. Nilai efisiensi penyalutan terbesar (51.2–52.3%) diperoleh pada waktu sonikasi 29–53 menit dengan kisaran konsentrasi surfaktan 1.3–2.3% (v/v).
Penelitian ini bertujuan memodifikasi metode nanoenkapsulasi yang dilakukan oleh Napthaleni (2010) dengan menambahkan perlakuan sentrifugasi serta meragamkan konsentrasi kitosan, alginat, dan TPP pada kondisi waktu sonikasi dan konsentrasi surfaktan terbaik hasil penelitian Napthaleni (2010). Modifikasi metode ini diharapkan dapat memperbaiki efisiensi enkapsulasi dan meningkatkan jumlah nanopartikel yang dihasilkan. Peragaman konsentrasi kitosan, alginat, dan TPP dilakukan dengan menggunakan rancangan percobaan Box-Behnken.
TINJAUAN PUSTAKA
Gel Kitosan
Kitosan merupakan polimer yang dapat diperoleh dari deasetilasi parsial kitin. Struktur kitosan terdiri dari unit berulang poli-(2-amino-2-deoksi-D-glukopiranosa) yang terhubung oleh ikatan β-(1,4) (Gambar 1).
Gambar 1 Struktur kitosan (R = sebagian besar –NH2) (Sugita et al. 2009).
2 (BM) dan derajat deasetilasi (DD), yang
nilainya beragam bergantung pada sumber dan metode isolasi (Muzi 1990 diacu dalam Jamaludin 1994).
Kitosan bermanfaat sebagai matriks dalam sistem pengantaran obat dengan kemampuannya membentuk gel dalam suasana asam (Gurny 1998 diacu dalam Sutriyo et al. 2005). Kitosan dapat membentuk matriks gel dengan suatu counter-ion seperti TPP (Ko et al. 2003). Gel dapat didefinisikan sebagai jejaring polimer yang dapat menampung sejumlah tertentu air di dalam strukturnya dan mengembang tanpa melarut di dalamnya, lazim disebut juga hidrogel (Wang et al. 2004). Hidrogel dapat digolongkan menjadi hidrogel kimia dan fisika. Hidrogel kimia dibentuk dari reaksi tidak dapat-balik yang melibatkan tautan-silang secara kovalen. Hidrogel fisika dibentuk oleh reaksi yang dapat balik, dengan ikatan silang terjadi secara ionik (Stevens 2001, Berger et al. 2004).
Gel kitosan bersifat rapuh sehingga perlu dimodifikasi. Modifikasi gel kitosan yang pernah dilakukan adalah dengan penambahan hidrokoloid, di antaranya gom guar (Sugita et al. 2006a), alginat (Sugita et al. 2006b; Cardenas et al. 2003; Tan et al. 2003), dan karboksimetil selulosa (CMC) (Sugita et al.
2007a; Yundhana 2008). Pelepasan ketoprofen dari mikrokapsul dengan penyalut rangkap kitosan termodifikasi-alginat lebih terkendali (Setyani 2009).
Ketoprofen
Ketoprofen [asam 2-(3-benzoilfenil) propanoat] merupakan turunan asam propanoat dengan rumus molekul C16H14O3 dan bobot molekul 254,3 (Gambar 2). Ketoprofen berbentuk serbuk hablur, berwarna putih atau hampir putih, dan tidak berbau. Zat ini mudah larut dalam etanol, kloroform, dan eter, tetapi tidak larut dalam air. Suhu leburnya berkisar antara 93 dan 96 o
C (USP 2003).
Gambar 2 Struktur ketoprofen (Bidachem 2005).
Ketoprofen memiliki kemampuan menghambat sikloksigenase dan lipok-sigenase. Zat ini aktif sebagai analgesik, antiradang, dan antipiretik. Ketoprofen memiliki waktu paruh eliminasi dalam plasma darah sekitar 1.52.0 jam. Konsentrasi ketoprofen yang bertahan dalam plasma darah setelah 24 jam hanya sekitar 0.07 mg/L. Oleh karena itu, obat ini harus sering dikonsumsi untuk mempertahankan kadar terapi dalam plasma. Akan tetapi, penggunaan dalam dosis tinggi dapat menyebabkan pendarahan pada lambung. Untuk memperbaiki pelepasannya dalam tubuh, ketoprofen perlu dienkapsulasi (Patil et al. 2005). Bentuk sediaan lepas lambat ketoprofen dapat mengurangi efek samping terhadap saluran cerna dan dapat menurunkan frekuensi pemberian obat (Mc Evory 2002 diacu dalam Asnel 2008). Yundhana (2008) melaporkan bahwa penyalutan ketoprofen dengan kitosan termodifikasi-CMC mampu memperbaiki pelepasan ketoprofen pada medium disolusi pH 1.2 (pH lambung).
Alginat
Alginat merupakan polimer rantai linear yang terdiri atas residu-residu asam -(1,4)-D -manuronat (M) dan asam -(1,4)-L-guluronat (G). Residu-residu ini membentuk blok homopolimer M atau G dan blok heteropolimer MG (Gambar 3).
Gambar 3 Struktur alginat (Chaplin 2005). Alginat terdapat dalam bentuk asam dan garam alginat. Natrium, kalium, amonium, dan propilena glikol alginat merupakan bentuk yang tersedia secara komersial. Asam alginat memiliki kestabilan yang terbatas.
3 antara anion karboksil pada alginat dan kation
amino pada kitosan yang saling berikatan ionik.
Nanoenkapsulasi
Nanoenkapsulasi merupakan suatu teknik penyalutan bahan yang ukurannya sangat kecil, dengan diameter rata-rata 101000 nm (Mohanraj & Chen 2006). Nanoenkapsulasi dapat membentuk 2 tipe penyalutan obat dalam nanopartikel, yaitu terjerap di permukaan atau terperangkap dalam rongga matriks kapsul (Gambar 4) (Tiyaboonchai & Ritthidej 2003). Nanopartikel didefinisikan sebagai suatu padatan pengantar obat yang berukuran submikron (nano), mungkin bersifat biodegradabel atau tidak (Reis et al. 2005). Dalam sistem pengantaran obat, nanopartikel berperan sebagai pembawa (carrier) dengan cara melarutkan, menjebak, mengenkapsulasi, atau menempelkan obat di dalam matriksnya.
Keuntungan penggunaan nanopartikel sebagai sistem pengantaran terkendali obat ialah ukuran dan karakteristik permukaan nanopartikel mudah dimanipulasi untuk mencapai target pengobatan. Nanopartikel juga mengatur dan memperpanjang pelepasan obat selama proses transpor ke sasaran, dan obat dapat dimasukkan ke dalam sistem nanopartikel tanpa reaksi kimia. Selain itu, sistem nanopartikel dapat diterapkan untuk berbagai sasaran pengobatan, karena nanopartikel masuk ke dalam sistem peredaran darah dan dibawa oleh darah menuju target pengobatan (Mohanraj & Chen 2006).
Banyak penelitian telah difokuskan pada pembentukan nanopartikel menggunakan polimer biodegradabel seperti kitosan, gelatin dan natrium alginat. Nanopartikel yang berasal dari bahan polimer potensial sebagai sistem pengantaran obat karena kemampuan
penyebarannya di dalam organ tubuh selama waktu tertentu, dan kemampuannya untuk mengantarkan protein atau peptida (Mohanraj & Chen 2006). Calvo et al. (1997) mengem-bangkan metode untuk membuat nanopartikel ketoprofen dengan gelasi ionik. Metode ini melibatkan campuran polimer kitosan dan polianion natrium TPP. Dalam metode ini, muatan positif pada gugus amonium kitosan berinteraksi dengan muatan negatif TPP membentuk matriks dengan ukuran nanometer. Menurut Tiyaboonchai & Ritthidej (2003), nanopartikel ketoprofen dapat dihasilkan dengan 4 metode, yaitu mikroemulsi, gelasi ionik, emulsifikasi difusi pelarut, dan kompleks polielektrolit. Metode yang paling banyak dikembangkan adalah metode gelasi ionik dan kompleks polielektrolit (Mohanraj & Chen 2006).
Menurut Haskell (2005), nanopartikel dapat dibuat dengan 4 metode, yaitu emulsifikasi, pemecahan, pengendapan, dan difusi emulsi. Metode emulsifikasi menggunakan bahan dasar cairan dan energi mekanik atau ultrasonik untuk mengurangi ukuran partikel. Metode ini menggunakan peralatan yang umum seperti penghomogen. Namun, pengisian obat ke dalam nanopartikel rendah, serta diperlukan energi tinggi untuk dekomposisi kimia. Metode pemecahan menggunakan bahan dasar berupa padatan yang digiling. Metode ini cocok untuk senyawa yang memiliki kelarutan rendah, tetapi diperlukan energi dan waktu yang lebih besar untuk pemecahan partikel jika dibandingkan dengan bahan dasar cairan. Metode ini juga menghasilkan kondisi proses yang berbeda-beda antar obat, dan ukuran partikel yang dihasilkan terbatas, yaitu >100 nm. Metode pengendapan dilakukan dengan cara mengendalikan kelarutan bahan dalam larutan melalui perubahan pH, suhu, atau pelarut. Metode ini dapat menghasilkan partikel dengan ukuran <100 nm dan pemakaian energi sangat rendah. Akan tetapi, pengisian obat ke dalam nanopartikel rendah dan banyak pelarut perlu diuapkan.
Metode difusi emulsi merupakan gabungan metode emulsifikasi dan pengendapan. Dalam metode ini, emulsi yang mengandung obat dihasilkan terlebih dahulu melalui penggunaan pelarut atsiri. Fase yang mengandung obat lalu diuapkan sehingga obat terendapkan dalam droplet emulsi. Berbeda dengan metode pengendapan langsung yang menghasilkan pembentukan partikel di seluruh larutan, dalam metode ini pengendapan terbatas pada fase yang Gambar 4 Penyalutan obat dalam
nanopartikel kitosan (Tiyaboonchai & Ritthidej 2003).
4 mengandung obat sehingga droplet berperan
sebagai cetakan (templat) untuk pembentukan nanopartikel. Metode difusi emulsi memiliki kelebihan antara lain proses pengendapan dapat dikendalikan secara merata sehingga lebih efektif menghasilkan nanopartikel, sedangkan kekurangan metode ini adalah prosesnya lebih rumit karena banyak tahapan yang dilakukan, biaya lebih besar, serta memerlukan kemampuan khusus untuk pemilihan pelarut yang sesuai.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan di antaranya alat-alat kaca, pengaduk magnet, pembangkit ultrasonik model US-150, sentrifus Beckman, spektrofotometer UV-1700 PharmaSpec, SEM JEOL JSM-5310LV, dan alat pengering semprot Buchi 190. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air suling, asam asetat 98%, alginat, TPP, Tween 80, kertas saring, larutan bufer fosfat (NaH2PO4NaOH) pH 7.4, etanol, kitosan (DD 70.15% dan BM 3×105 g/mol) dan senyawa aktif ketoprofen yang diperoleh dari PT Kalbe Farma.
Lingkup Kerja
Pembuatan Kombinasi Formula Box- Behnken
Pembuatan kombinasi formula diawali dengan menentukan kisaran nilai konsentrasi maksimum dan minimum dari setiap komponen yang digunakan. Seluruh data konsentrasi tersebut diolah menggunakan model Box Behnken dengan 3 tingkat 3 faktorial untuk mendapatkan sebaran data yang mewakili. Pengolahan data tersebut menghasilkan kombinasi nilai konsentrasi komponen yang digunakan dalam pembuatan nanopartikel. Secara umum, diagram alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1. Pembuatan Nanopartikel (modifikasi Napthaleni 2010)
Larutan kitosan dengan ragam konsentrasi 1.50, 1.75, dan 2.00% (b/v) dibuat dalam asam asetat 1% (v/v). Sebanyak 228.60 mL larutan kitosan masing-masing ditambahkan dengan 38.10 mL larutan alginat sambil diaduk dengan pengaduk magnet. Sebanyak 7.62 mL TPP dengan ragam konsentrasi 4.0, 4.5, dan 5.0% (b/v) masing-masing ditambahkan ke dalam campuran
kitosan-alginat tetes demi tetes sambil diaduk hingga homogen. Campuran ini disonikasi selama 30 menit.
Sebanyak 250 mL larutan ketoprofen 0.8% (b/v) dalam etanol 96% dicampurkan ke dalam kitosan-alginat-TPP. Setelah itu, ditambahkan 5 mL Tween 80 3% dan campuran disonikasi kembali selama 30 menit sebelum disentrifugasi dengan kecepatan 15000 rpm (27200 × g) selama 20 menit. Supernatan diubah menjadi bentuk serbuk dengan alat pengering semprot. Nanopartikel kosong tanpa tambahan ketoprofen juga dibuat.
Pembuatan Kurva Standar
Larutan ketoprofen dalam bufer fosfat pH 7.4 dengan konsentrasi 10 ppm diukur serapannya pada panjang gelombang 200300 nm (Lampiran 2). Panjang gelombang maksimum yang diperoleh digunakan untuk analisis selanjutnya. Kurva standar dibuat dengan deret konsentrasi ketoprofen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 ppm. Data yang diperoleh merupakan kurva hubungan antara konsentrasi ketoprofen dan serapan.
Efisiensi Enkapsulasi (Manjanna et al. 2009)
Sebanyak 25 mg nanopartikel ditimbang dan dilarutkan dalam 50 mL bufer fosfat pH 7.4. Campuran tersebut dikocok selama 24 jam lalu disaring. Filtrat yang diperoleh dibaca absorbansnya dengan spektrofotometer UV pada panjang gelombang maksimum. Serapan yang diperoleh digunakan untuk menentukan konsentrasi ketoprofen dengan bantuan kurva standar (Lampiran 3). Sebagai koreksi diukur juga nanopartikel kosong (tanpa penambahan ketoprofen).
Pencirian Nanopartikel
Nanopartikel kosong dan yang berisi ketoprofen dianalisis morfologi strukturnya dan ukuran partikel menggunakan alat mikroskop elektron payaran (SEM).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Formulasi Box-Behnken
4 mengandung obat sehingga droplet berperan
sebagai cetakan (templat) untuk pembentukan nanopartikel. Metode difusi emulsi memiliki kelebihan antara lain proses pengendapan dapat dikendalikan secara merata sehingga lebih efektif menghasilkan nanopartikel, sedangkan kekurangan metode ini adalah prosesnya lebih rumit karena banyak tahapan yang dilakukan, biaya lebih besar, serta memerlukan kemampuan khusus untuk pemilihan pelarut yang sesuai.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan di antaranya alat-alat kaca, pengaduk magnet, pembangkit ultrasonik model US-150, sentrifus Beckman, spektrofotometer UV-1700 PharmaSpec, SEM JEOL JSM-5310LV, dan alat pengering semprot Buchi 190. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air suling, asam asetat 98%, alginat, TPP, Tween 80, kertas saring, larutan bufer fosfat (NaH2PO4NaOH) pH 7.4, etanol, kitosan (DD 70.15% dan BM 3×105 g/mol) dan senyawa aktif ketoprofen yang diperoleh dari PT Kalbe Farma.
Lingkup Kerja
Pembuatan Kombinasi Formula Box- Behnken
Pembuatan kombinasi formula diawali dengan menentukan kisaran nilai konsentrasi maksimum dan minimum dari setiap komponen yang digunakan. Seluruh data konsentrasi tersebut diolah menggunakan model Box Behnken dengan 3 tingkat 3 faktorial untuk mendapatkan sebaran data yang mewakili. Pengolahan data tersebut menghasilkan kombinasi nilai konsentrasi komponen yang digunakan dalam pembuatan nanopartikel. Secara umum, diagram alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1. Pembuatan Nanopartikel (modifikasi Napthaleni 2010)
Larutan kitosan dengan ragam konsentrasi 1.50, 1.75, dan 2.00% (b/v) dibuat dalam asam asetat 1% (v/v). Sebanyak 228.60 mL larutan kitosan masing-masing ditambahkan dengan 38.10 mL larutan alginat sambil diaduk dengan pengaduk magnet. Sebanyak 7.62 mL TPP dengan ragam konsentrasi 4.0, 4.5, dan 5.0% (b/v) masing-masing ditambahkan ke dalam campuran
kitosan-alginat tetes demi tetes sambil diaduk hingga homogen. Campuran ini disonikasi selama 30 menit.
Sebanyak 250 mL larutan ketoprofen 0.8% (b/v) dalam etanol 96% dicampurkan ke dalam kitosan-alginat-TPP. Setelah itu, ditambahkan 5 mL Tween 80 3% dan campuran disonikasi kembali selama 30 menit sebelum disentrifugasi dengan kecepatan 15000 rpm (27200 × g) selama 20 menit. Supernatan diubah menjadi bentuk serbuk dengan alat pengering semprot. Nanopartikel kosong tanpa tambahan ketoprofen juga dibuat.
Pembuatan Kurva Standar
Larutan ketoprofen dalam bufer fosfat pH 7.4 dengan konsentrasi 10 ppm diukur serapannya pada panjang gelombang 200300 nm (Lampiran 2). Panjang gelombang maksimum yang diperoleh digunakan untuk analisis selanjutnya. Kurva standar dibuat dengan deret konsentrasi ketoprofen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 ppm. Data yang diperoleh merupakan kurva hubungan antara konsentrasi ketoprofen dan serapan.
Efisiensi Enkapsulasi (Manjanna et al. 2009)
Sebanyak 25 mg nanopartikel ditimbang dan dilarutkan dalam 50 mL bufer fosfat pH 7.4. Campuran tersebut dikocok selama 24 jam lalu disaring. Filtrat yang diperoleh dibaca absorbansnya dengan spektrofotometer UV pada panjang gelombang maksimum. Serapan yang diperoleh digunakan untuk menentukan konsentrasi ketoprofen dengan bantuan kurva standar (Lampiran 3). Sebagai koreksi diukur juga nanopartikel kosong (tanpa penambahan ketoprofen).
Pencirian Nanopartikel
Nanopartikel kosong dan yang berisi ketoprofen dianalisis morfologi strukturnya dan ukuran partikel menggunakan alat mikroskop elektron payaran (SEM).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Formulasi Box-Behnken
4 mengandung obat sehingga droplet berperan
sebagai cetakan (templat) untuk pembentukan nanopartikel. Metode difusi emulsi memiliki kelebihan antara lain proses pengendapan dapat dikendalikan secara merata sehingga lebih efektif menghasilkan nanopartikel, sedangkan kekurangan metode ini adalah prosesnya lebih rumit karena banyak tahapan yang dilakukan, biaya lebih besar, serta memerlukan kemampuan khusus untuk pemilihan pelarut yang sesuai.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan di antaranya alat-alat kaca, pengaduk magnet, pembangkit ultrasonik model US-150, sentrifus Beckman, spektrofotometer UV-1700 PharmaSpec, SEM JEOL JSM-5310LV, dan alat pengering semprot Buchi 190. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air suling, asam asetat 98%, alginat, TPP, Tween 80, kertas saring, larutan bufer fosfat (NaH2PO4NaOH) pH 7.4, etanol, kitosan (DD 70.15% dan BM 3×105 g/mol) dan senyawa aktif ketoprofen yang diperoleh dari PT Kalbe Farma.
Lingkup Kerja
Pembuatan Kombinasi Formula Box- Behnken
Pembuatan kombinasi formula diawali dengan menentukan kisaran nilai konsentrasi maksimum dan minimum dari setiap komponen yang digunakan. Seluruh data konsentrasi tersebut diolah menggunakan model Box Behnken dengan 3 tingkat 3 faktorial untuk mendapatkan sebaran data yang mewakili. Pengolahan data tersebut menghasilkan kombinasi nilai konsentrasi komponen yang digunakan dalam pembuatan nanopartikel. Secara umum, diagram alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1. Pembuatan Nanopartikel (modifikasi Napthaleni 2010)
Larutan kitosan dengan ragam konsentrasi 1.50, 1.75, dan 2.00% (b/v) dibuat dalam asam asetat 1% (v/v). Sebanyak 228.60 mL larutan kitosan masing-masing ditambahkan dengan 38.10 mL larutan alginat sambil diaduk dengan pengaduk magnet. Sebanyak 7.62 mL TPP dengan ragam konsentrasi 4.0, 4.5, dan 5.0% (b/v) masing-masing ditambahkan ke dalam campuran
kitosan-alginat tetes demi tetes sambil diaduk hingga homogen. Campuran ini disonikasi selama 30 menit.
Sebanyak 250 mL larutan ketoprofen 0.8% (b/v) dalam etanol 96% dicampurkan ke dalam kitosan-alginat-TPP. Setelah itu, ditambahkan 5 mL Tween 80 3% dan campuran disonikasi kembali selama 30 menit sebelum disentrifugasi dengan kecepatan 15000 rpm (27200 × g) selama 20 menit. Supernatan diubah menjadi bentuk serbuk dengan alat pengering semprot. Nanopartikel kosong tanpa tambahan ketoprofen juga dibuat.
Pembuatan Kurva Standar
Larutan ketoprofen dalam bufer fosfat pH 7.4 dengan konsentrasi 10 ppm diukur serapannya pada panjang gelombang 200300 nm (Lampiran 2). Panjang gelombang maksimum yang diperoleh digunakan untuk analisis selanjutnya. Kurva standar dibuat dengan deret konsentrasi ketoprofen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 ppm. Data yang diperoleh merupakan kurva hubungan antara konsentrasi ketoprofen dan serapan.
Efisiensi Enkapsulasi (Manjanna et al. 2009)
Sebanyak 25 mg nanopartikel ditimbang dan dilarutkan dalam 50 mL bufer fosfat pH 7.4. Campuran tersebut dikocok selama 24 jam lalu disaring. Filtrat yang diperoleh dibaca absorbansnya dengan spektrofotometer UV pada panjang gelombang maksimum. Serapan yang diperoleh digunakan untuk menentukan konsentrasi ketoprofen dengan bantuan kurva standar (Lampiran 3). Sebagai koreksi diukur juga nanopartikel kosong (tanpa penambahan ketoprofen).
Pencirian Nanopartikel
Nanopartikel kosong dan yang berisi ketoprofen dianalisis morfologi strukturnya dan ukuran partikel menggunakan alat mikroskop elektron payaran (SEM).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Formulasi Box-Behnken
5 karakteristik nanopartikel yang dihasilkan.
Pada tahap awal, dimasukkan nilai masing-masing komponen, yaitu kitosan 1.502.00% (b/v), alginat 0.5000.750% (b/v), dan TPP 4.05.0% (b/v) dalam program Box-Behnken. Diperoleh 15 formula sebagai kombinasi optimum yang direkomendasikan, dengan beberapa pengulangan formula. Pengulangan formula dengan komposisi bahan yang sama terjadi pada kombinasi formula yang berada di sekitar titik pusat. Formula tersebut hanya dibuat satu kali sehingga diperoleh 13 formula yang digunakan dalam pembuatan nanopartikel ketoprofen.
Tabel 1 Formula nanopartikel berdasarkan rancangan percobaan Box-Behnken Kode formula [Kitosan] (% b/v) [Alginat] (% b/v) [TPP] (% b/v)
A 1.75 0.500 4.0
B 1.75 0.750 4.0
C 1.75 0.500 5.0
D 2.00 0.500 4.5
E 1.50 0.750 4.5
F 1.75 0.750 5.0
G 2.00 0.750 4.5
H 1.75 0.625 4.5
I 2.00 0.625 5.0
J 2.00 0.625 4.0
K 1.50 0.500 4.5
L 1.50 0.625 5.0
M 1.50 0.625 4.0
Nanopartikel Ketoprofen
Nanopartikel ketoprofen dibentuk melalui pemecahan molekul dalam larutan dengan bantuan gelombang ultrasonik. Ultrasonikasi dapat memecah partikel-partikel berukuran besar menjadi partikel yang lebih kecil.
Larutan yang telah melalui proses ultrasonikasi kemudian disentrifugasi untuk memisahkan partikel yang lebih kecil. Bagian supernatan yang berupa suspensi nanopartikel diambil, sedangkan partikel yang lebih besar mengendap di dasar tabung sentrifus. Suspensi lalu dikeringkan menggunakan pengering semprot untuk mendapatkan serbuk nanopartikel. Nanopartikel hasil pengeringan semprot memiliki bentuk butiran atau granul yang halus, kering, dan rapuh. Serbuk nanopartikel ini mudah menjerap uap air sehingga terdapat bagian yang menggumpal.
Nanopartikel ketoprofen hasil pengeringan semprot selanjutnya dianalisis dengan SEM untuk mengidentifikasi morfologi permukaan, bentuk, serta ukuran nanopartikel kitosan.
Formula terbaik diharapkan memiliki ukuran partikel yang lebih kecil dan jumlah nanopartikel yang lebih banyak, serta memiliki efisiensi yang tinggi. Oleh karena itu, analisis SEM hanya dilakukan pada formula yang memiliki nilai efisiensi penyalutan lebih dari 50%.
Hasil analisis SEM (Lampiran 4) menunjukkan bahwa hampir seluruh formula yang diuji SEM cenderung beraglomerasi. Formula K, L, dan M yang memiliki komposisi kitosan terkecil cenderung lebih banyak beraglomerasi. Formula D yang memiliki komposisi kitosan lebih tinggi justru menghasilkan partikel yang lebih menyebar. Hal ini kemungkinan karena konsentrasi kitosan yang kecil menyebabkan jejaring matriks yang terbentuk lebih sedikit sehingga partikel tampak lebih menggumpal.
Nanopartikel terisi ketoprofen dan tanpa ketoprofen dapat dibedakan dengan SEM (Gambar 5). Morfologi permukaan nanopartikel tanpa ketoprofen keriput dan kempis dengan kisaran ukuran antara 277 dan 6600 nm (Gambar 5a), sedangkan nano-partikel terisi ketoprofen memiliki bentuk bulat halus dan utuh dengan ukuran 4167700 nm (Gambar 5b). Nanopartikel terisi ketoprofen memiliki ukuran lebih besar. Hal ini menunjukkan telah terisinya ruang kosong di dalam nanopartikel oleh ketoprofen. Selain itu, bentuk bulat halus pada nanopartikel terisi ketoprofen menunjukkan bahwa pori-pori matriks nanopartikel telah terisi ketoprofen.
Analisis FTIR digunakan untuk mengetahui interaksi antara kitosan, alginat, TPP, Tween 80, dan ketoprofen. Spektrum FTIR kitosan memiliki puncak-puncak spesifik pada bilangan gelombang 3400 cm-1 (–OH), 1027 cm-1 (C–O–C), dan 1651 cm-1 (N–H tekuk pada amina primer). Senyawa ketoprofen memiliki puncak-puncak spesifik pada bilangan gelombang 2978 cm-1 (–OH karboksilat), 1700 cm-1 (C=O), 1600 cm-1 (konjugasi C=O dengan 2 cincin aromatik), 1200 cm-1 (C–O), 2000 cm-1 (pita karakteristik benzena), 1600 cm-1, dan 1480 cm-1 (C=C aromatik
).
6 kitosan, sedangkan bilangan gelombang 1637
cm-1 menunjukkan gugus C=C ketoprofen yang berasal dari 2 buah cincin aromatik.
Ukuran Nanopartikel Kitosan
Persentase jumlah partikel berukuran nano
(≤1000 nm) diperoleh dengan cara menghitung nisbah jumlah partikel berukuran nano terhadap seluruh partikel baik yang berukuran nano maupun mikro. Tabel 2 menunjukkan bahwa persentase jumlah nanopartikel yang dihasilkan setiap formula berbeda-beda dan kisaran ukuran yang diperoleh juga bervariasi. Hal ini karena terdapat perbedaan komposisi penyusun dari nanopartikel tersebut.
Tabel 2 Persentase kapsul dengan ukuran
≤1000 nm
Formula Jumlah partikel nano (%)
Kisaran ukuran (nm)
A 30.90 2208180
D 16.07 4167700
F 23.90 4005152
H 14.03 5504722
I 16.55 5718857
K 11.66 5266315
L 14.28 55010550
M 26.81 4283055
Kosong 12.49 2776600
Gambar 6 Spektrum FTIR dari kitosan, ketoprofen, dan nanopartikel kitosan terisi ketoprofen (Wahyono 2010).
(a)
Gambar 5 Hasil SEM nanopartikel tanpa ketoprofen (a) dan terisi ketoprofen (formula D) (b) perbesaran 20000 kali.
7 Persentase jumlah nanopartikel yang
diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam kombinasi formula pada program Box-Behnken sebagai peubah respons. Selanjutnya, data dianalisis sehingga diperoleh kurva tiga dimensi (Gambar 7) yang dapat digunakan untuk melihat pengaruh kombinasi formula terhadap jumlah nanopartikel. Gambar 7a menunjukkan pengaruh konsentrasi kitosan dan alginat terhadap jumlah nanopartikel pada konsentrasi TPP 4.0% (b/v). Nilai persentase tertinggi ialah 30.90%, dan peningkatan jumlah kitosan cenderung menurunkan jumlah nanopartikel. Hal ini juga terjadi pada konsentrasi TPP 4.5 dan 5.0% (b/v) yang memiliki persentase tertinggi masing-masing 16.07 dan 23.90% (Gambar 7b dan 7c). Hasil ini berbeda dengan Wahyono (2010) yang memperoleh bahwa
seiring peningkatan jumlah TPP, peningkatan jumlah kitosan pada konsentrasi 3.5% meningkatkan jumlah nanopartikel ketoprofen.
Pengaruh jumlah alginat pada Gambar 7a menunjukkan bahwa pada konsentrasi TPP 4.0% (b/v) penambahan alginat cenderung menurunkan jumlah nanopartikel. Sebaliknya pada konsentrasi TPP 4.5 dan 5.0% (b/v) (Gambar 7b dan 7c), jumlah nanopartikel cenderung bertambah seiring peningkatan konsentrasi alginat. Gambar 7 juga memper-lihatkan bahwa peningkatan konsentrasi TPP cenderung menurunkan jumlah nanopartikel. Hal ini karena TPP yang berperan sebagai zat penaut-silang memperkuat matriks nano-partikel ketoprofen sehingga nano-partikel kitosan semakin kuat dan sulit terpecah menjadi bagian yang lebih kecil.
(a) (b)
(c)
Gambar 7 Pengaruh konsentrasi kitosan dan alginat terhadap jumlah nanopartikel pada konsentrasi TPP 4.0% (b/v) (a), 4.5% (b/v) (b), dan 5.0% (b/v) (c).
8 Efisiensi Enkapsulasi Ketoprofen
Efisiensi penyalutan merupakan gambaran banyaknya ketoprofen yang tersalut dalam nanopartikel. Penentuan nilai efisiensi sangat penting dalam bidang farmasi, terutama untuk sistem pengantaran obat ke dalam tubuh, karena dapat menunjukkan kemampuan nanopartikel ketoprofen dalam membawa obat ke dalam tubuh. Jumlah ketoprofen yang tersalut dalam nanopartikel dihitung dengan bantuan kurva standar, dengan menggunakan spektrofotometer ultraviolet (UV) pada panjang gelombang maksimum, yaitu 260.2 nm. Ketoprofen dalam nanopartikel diekstraksi dengan larutan bufer fosfat pH 7.4 selama 24 jam. Selanjutnya, filtrat hasil penyaringan ekstrak diukur dengan spektrofotometer UV. Larutan bufer fosfat pH 7.4 digunakan karena mendekati kondisi pH usus dalam tubuh manusia.
Komposisi nanopartikel ketoprofen berpengaruh terhadap nilai efisiensi penyalutan (Lampiran 4). Nilai efisiensi penyalutan berbeda-beda dengan kisaran 43.89% hingga 80.43%. Nilai efisiensi yang beragam ini disebabkan oleh perbedaan komposisi kitosan, alginat, dan TPP yang memengaruhi mudahnya ketoprofen terekstraksi dan keluar dari dalam rongga nanopartikel. Efisiensi penyalutan paling tinggi ditemukan pada formula F, yaitu sebesar 80.43%.
Nilai efisiensi yang telah diperoleh kemudian dimasukkan dalam kombinasi formula pada program Box-Behnken sebagai peubah respons. Selanjutnya, data dianalisis sehingga diperoleh kurva tiga dimensi (Gambar 8) yang dapat digunakan untuk melihat pengaruh kombinasi formula terhadap efisiensi penyalutan. Gambar 8a menunjukkan pengaruh konsentrasi kitosan dan alginat terhadap efisiensi penyalutan pada konsentrasi TPP 4.0% (b/v) dengan nilai efisiensi tertinggi 78.84%. Pada konsentrasi TPP tersebut, peningkatan jumlah kitosan dan alginat bersama-sama cenderung menurunkan efisiensi penyalutan. Pada konsentrasi TPP 4.5% (b/v) dengan nilai efisiensi tertinggi sebesar 73.78% (Gambar 8b), peningkatan jumlah kitosan lebih dari 1.75% (b/v) dan peningkatan jumlah alginat lebih dari 0.625% (b/v) cenderung menurunkan efisiensi. Pada konsentrasi TPP 5.0% (b/v) yang memiliki nilai efisiensi tertinggi sebesar 80.43% (Gambar 8c), jumlah kitosan optimum yang menghasilkan nilai efisiensi tinggi ialah 1.75% (b/v), sedangkan jumlah alginat
optimum sebesar 0.750% (b/v). Berdasarkan Gambar 8, dapat dilihat bahwa nilai efisiensi berfluktuasi sesuai dengan komposisi optimum yang memengaruhi kemampuan matriks nanopartikel menjerap atau menjebak ketoprofen.
Pemilihan Formula Berdasarkan Nilai Efisiensi dan Jumlah Nanopartikel Kitosan
Hubungan antara ukuran partikel dan nilai efisiensi belum teramati dalam penelitian ini. Oleh karena itu, formula nanopartikel ketoprofen terbaik dipilih berdasarkan pembobotan terhadap nilai efisiensi dan jumlah partikel berukuran nano (Tabel 3).
Pembobotan dilakukan menggunakan metode seleksi dengan asumsi bahwa setiap kriteria memiliki tingkat kepentingan yang sama dalam penentuan formula terbaik. Metode seleksi menggunakan kriteria seleksi dengan berdasarkan pada sebaran normal baku, yakni sebaran normal dengan parameter
= 0 dan σ = 1. Pada keadaan ini, peubah
acak, dalam hal ini semua kriteria, dikonversi ke nilai normal baku, yang selanjutnya diberi skor dengan persentase komposisi penilaian masing-masing kriteria. Indeks seleksi merupakan jumlah dari perkalian antara nilai normal baku dan persentase komposisi penilaian masing-masing kriteria. Tahapan seleksi yang dilakukan adalah penentuan nilai rata-rata dan simpangan baku efisiensi dan jumlah nanopartikel dari setiap formula, untuk kemudian dikonversi menjadi nilai normal baku. Nilai normal baku masing-masing kriteria kemudian dikalikan 0.5 karena masing-masing kriteria dianggap sama penting.
9 memperbaiki sifat reologi gel kitosan-alginat
dengan adanya interaksi antara anion karboksilat pada alginat dan kation amonium pada kitosan yang saling berikatan ionik membentuk kompleks polielektrolit.
Tabel 4 menunjukkan bahwa efisiensi yang diperoleh pada penelitian ini lebih baik dibandingkan hasil penelitian Napthaleni (2010) maupun Wahyono (2010). Penggunaan TPP dan kitosan yang lebih tinggi dengan mmm
komposisi alginat yang sama pada penelitian Napthaleni (2010) diduga menyebabkan gel semakin rapat sehingga ketoprofen sulit terekstraksi dan nilai efisiensinya menjadi kecil. Sementara itu, proses sentrifugasi yang lebih lama dengan kecepatan lebih tinggi pada penelitian Wahyono (2010) diduga menyebabkan ketoprofen terekstraksi keluar matriks nanopartikel dan hilang selama proses sehingga menurunkan efisiensi penyalutan.
Area optimum
(c) (a)
(b)
Gambar 8 Pengaruh konsentrasi kitosan dan alginat terhadap efisiensi enkapsulasi pada konsentrasi TPP 4.0% (b/v) (a), 4.5% (b/v) (b), dan 5.0% (b/v) (c).
Konsentrasi alginat (%)
73.78
Konsentrasi kitosan (%) Konsentrasi
kitosan (%) Konsentrasi
alginat (%)
78.84
Ef
isi
en
si
(%)
Ef
isi
en
si
(%)
80.43
Konsentrasi kitosan (%)
Ef
isi
en
si
(%)
10
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Metode ultrasonikasi dan sentrifugasi dapat digunakan dalam pembuatan nanopartikel ketoprofen dengan jumlah nanopartikel mencapai 30.90%. Penyalutan ketoprofen dalam kitosan alginat tertaut-silang TPP menghasilkan formula nanopartikel ketoprofen terbaik pada komposisi kitosan 1.50% (b/v), alginat 0.625% (b/v), dan TPP4.0% (b/v) dengan efisiensi penyalutan 78.84% dan jumlah nanopartikel 26.81%. Pencirian dengan SEM pada perbesaran 2000 kali memperlihatkan bahwa ukuran partikel tidak seragam. Hubungan antara ukuran partikel dan nilai efisiensi tidak teramati.
Saran
Perlu optimasi lama waktu dan kecepatan putaran sentrifugasi. Selain itu, pada penentuan efisiensi nanopartikel ketoprofen perlu dicuci terlebih dahulu agar ketoprofen yang tidak tersalut di dalam nanopartikel dapat diketahui. Penentuan ukuran nanopartikel juga perlu menggunakan particle size analyzer (PSA) sehingga dapat diketahui ukuran sesungguhnya.
DAFTAR PUSTAKA
[AMA] American Medical Association. 1991.
Drug Evaluations. Ed ke-8.
Arianto BD. 2010. Perilaku disolusi mikrokapsul ketoprofen tersalut gel kitosan-alginat berdasarkan ragam konsentrasi Tween 80 [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Parameter Kitosan % (b/v) Alginat % (b/v) TPP
% (b/v) Surfaktan Perlakuan
Efisiensi (%) Jumlah partikel nano (%) Kisaran ukuran (nm) Penelitian ini
1.50 0.625 4.0 Tween 80 3%
Sonikasi 30 menit, sentrifugasi 15000 rpm 20 menit
78.84 26.81 428–3055
Napthaleni (2010)
1.75 0.625 4.5 Tween 80 3%
Sonikasi 15 menit
36.79 53.23 187–7500
Wahyono (2010)
3 - 0.84
mg/mL Oleat 1.5 mg/mL Sonikasi 30 menit, sentrifugasi 20000 rpm 2 jam
72.48 58.08 556 – 11110 Formula Efisiensi
(%) Jumlah nano-partikel (%) Normal baku efisiensi Normal baku nanopartikel Pembobotan (0.5) Total skor Formula terbaik Efisiensi Nanopartikel
M 78.84 26.81 1.25 1.07 0.63 0.54 1.170 1
F 80.43 23.90 1.41 0.66 0.71 0.33 1.040 2
A 59.79 30.90 -0.68 1.66 -0.34 0.83 0.490 3
H 73.78 14.03 0.74 -0.75 0.37 -0.38 -0.006 4
I 58.97 16.55 -0.76 -0.39 -0.38 -0.20 -0.580 5
K 64.99 11.66 -0.15 -1.09 -0.07 -0.55 -0.620 6
L 60.63 14.28 -0.59 -0.72 -0.29 -0.36 -0.650 7
D 54.54 16.07 -1.21 -0.46 -0.61 -0.23 -0.830 8
R 66.49 19.28
SD 9.86 6.98
Tabel 3 Pembobotan formula
10
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Metode ultrasonikasi dan sentrifugasi dapat digunakan dalam pembuatan nanopartikel ketoprofen dengan jumlah nanopartikel mencapai 30.90%. Penyalutan ketoprofen dalam kitosan alginat tertaut-silang TPP menghasilkan formula nanopartikel ketoprofen terbaik pada komposisi kitosan 1.50% (b/v), alginat 0.625% (b/v), dan TPP4.0% (b/v) dengan efisiensi penyalutan 78.84% dan jumlah nanopartikel 26.81%. Pencirian dengan SEM pada perbesaran 2000 kali memperlihatkan bahwa ukuran partikel tidak seragam. Hubungan antara ukuran partikel dan nilai efisiensi tidak teramati.
Saran
Perlu optimasi lama waktu dan kecepatan putaran sentrifugasi. Selain itu, pada penentuan efisiensi nanopartikel ketoprofen perlu dicuci terlebih dahulu agar ketoprofen yang tidak tersalut di dalam nanopartikel dapat diketahui. Penentuan ukuran nanopartikel juga perlu menggunakan particle size analyzer (PSA) sehingga dapat diketahui ukuran sesungguhnya.
DAFTAR PUSTAKA
[AMA] American Medical Association. 1991.
Drug Evaluations. Ed ke-8.
Arianto BD. 2010. Perilaku disolusi mikrokapsul ketoprofen tersalut gel kitosan-alginat berdasarkan ragam konsentrasi Tween 80 [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Parameter Kitosan % (b/v) Alginat % (b/v) TPP
% (b/v) Surfaktan Perlakuan
Efisiensi (%) Jumlah partikel nano (%) Kisaran ukuran (nm) Penelitian ini
1.50 0.625 4.0 Tween 80 3%
Sonikasi 30 menit, sentrifugasi 15000 rpm 20 menit
78.84 26.81 428–3055
Napthaleni (2010)
1.75 0.625 4.5 Tween 80 3%
Sonikasi 15 menit
36.79 53.23 187–7500
Wahyono (2010)
3 - 0.84
mg/mL Oleat 1.5 mg/mL Sonikasi 30 menit, sentrifugasi 20000 rpm 2 jam
72.48 58.08 556 – 11110 Formula Efisiensi
(%) Jumlah nano-partikel (%) Normal baku efisiensi Normal baku nanopartikel Pembobotan (0.5) Total skor Formula terbaik Efisiensi Nanopartikel
M 78.84 26.81 1.25 1.07 0.63 0.54 1.170 1
F 80.43 23.90 1.41 0.66 0.71 0.33 1.040 2
A 59.79 30.90 -0.68 1.66 -0.34 0.83 0.490 3
H 73.78 14.03 0.74 -0.75 0.37 -0.38 -0.006 4
I 58.97 16.55 -0.76 -0.39 -0.38 -0.20 -0.580 5
K 64.99 11.66 -0.15 -1.09 -0.07 -0.55 -0.620 6
L 60.63 14.28 -0.59 -0.72 -0.29 -0.36 -0.650 7
D 54.54 16.07 -1.21 -0.46 -0.61 -0.23 -0.830 8
R 66.49 19.28
SD 9.86 6.98
Tabel 3 Pembobotan formula
1
PREPARASI DAN PENCIRIAN NANOPARTIKEL
KETOPROFEN TERSALUT KITOSAN-ALGINAT
YENI ARUM SARI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
11 Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Asnel RS. 2008. Perilaku difusi ketoprofen melalui membran kitosan-alginat [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Berger J et al. 2004. Structure and interactions in covalently and ionically crosslinked chitosan hydrogels for biomedical applications. Eur J Pharm Biopharm 57: 19-34.
Bidachem. 2005. Ketoprofen. Milan: Boehringer Ingelheim.
Calvo P, Remunan-Lopez C, Vila-Jato JL, Alonso MJ. 1997. Novel hydrophilic chitosan-polyethylene oxide nanoparticles as protein carriers. J Appl Polym Sci 63: 125-132.
Cardenas A, Monal WA, Goycoolea FM, Ciapara IH, Peniche C. 2003. Diffusion through membranes of the polyelectrolyte complex of chitosan and alginate.
Macromol Biosci 3:535-539.
Chaplin M. 2005. Alginate. Applied Science, London South Bank University.
[terhubung berkala].
http://chem.skku.ac.kr/~wkpark/tutor/mirr or/www.martin.chaplin.btinter.net.co.uk/h ygua.html [01 Mar 2010].
Fraser CM, Bergeron JA, Mays A, Aiello SE. 1991. The Merck Veterinary Manual: A Handbook of Diagnosis, Theraphy, and Control for the Veterinarian. New Jersey: Merck.
Haskell R. 2005. Nanotechnology for drug delivery. Exploratory Formulation Pfizer, Inc. http://www.banyu-zaidan.or.jp/symp/ about/symposium_2005/soyaku/haskell.pd f [17 Mei 2011].
Jamaludin MA. 1994. Isolasi dan pencirian kitosan limbah udang windu (Penaeus monodon fabricus) dan afinitasnya terhadap ion logam Pb2+, Cr6+, dan Ni2+ [skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Ko JA, Park HJ, Park YS, Hwang SJ, Park JB. 2003. Chitosan microparticle preparation
for controlled drug release by response surface methodology. J Microencap-sulation 20:791-797.
Manjanna KM, Shivakumar B, Pramod KTM. 2009. Formulation of oral sustained release aceclofenac sodium microbeads. J Pharm Res 1:940-952.
Mohanraj VJ, Chen Y. 2006. Nanoparticles-A review. J Pharmaceut Res 5:561-573. Napthaleni. 2010. Nanoenkapsulasi
ketoprofen tersalut kitosan-alginat [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Reis CP, Neufeld RJ, Ribeiro AJ, Veiga F. 2005. Nanoencapsulation I. Methods for preparation of drug-loaded polymeric nanoparticles. Nanomed: Nanotechnol, Biol Med 2:8-21.
Patil PR, Praveen S, Rani RHS, Paradkar AR. 2005. Bioavailability assessment of ketoprofen incorporated in gelled self-emulsifying formulation: A technical note.
AAPS PharmSciTech 6:E9-E13.
Setyani YA. 2009. Perilaku disolusi ketoprofen tersalut rangkap dalam gel kitosan-gom guar dengan alginat [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Stevens MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I, penerjemah. Jakarta: PT Pradnya Paramita. Terjemahan dari: Polymer Chemistry: An Introduction.
Sugita P, Sjahriza A, Lestari SI. 2006a. Sintesis dan optimalisasi gel kitosan-gom guar. J Natur 9:32-36.
Sugita P, Sjahriza A, Wahyono D. 2006b. Sintesis dan optimalisasi gel kitosan-alginat. J Sains Teknol 8:133-137.
12 Sutriyo, Joshita D, Indah R. 2005.
Perbandingan pelepasan propanonol hidroklorida dari matriks kitosan, etil selulosa, dan hidroksipropil metil selulosa.
Maj Ilmu Kefarmasian 2:145-153.
Tan TW, Bo H, Jin XH, Zhang M. 2003. Release behavior of ketoprofen from chitosan/alginate microcapsules. J Bioactive Compatible Polym 18:207-218. Tiyaboonchai W, Ritthidej GC. 2003.
Development of indomethacin sustained release microcapsule using chitosan-carboxymethyl cellulose complex coacervation. Songklanakarin J Sci Technol 25:245-254.
[USP] United States Pharmacopoeia. 2003.
US Pharmacopeia 2003. Maryland: The United States Pharmacopeial Convention. Wang T, Turhan M, Gunasekaram S. 2004.
Selected properties of pH-sensitive, biodegradable chitosan-poly(vinyl alcohol) hydrogel. Polym Int 53:911-918.
Wahyono D, Sugita P, Ambarsari L. 2010. Sintesis nanopartikel kitosan dengan metode ultrasonikasi dan sentrifugasi serta karakterisasinya. Prosiding Seminar Nasional Sains III:241-247.
Yamada T, Onishi H, Machida Y. 2001. In vitro and in vivo evaluation of sustained release chitosan-coated ketoprofen microparticles. Yakugaku Zasshi 121:239-245.
1
PREPARASI DAN PENCIRIAN NANOPARTIKEL
KETOPROFEN TERSALUT KITOSAN-ALGINAT
YENI ARUM SARI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2
ABSTRAK
YENI ARUM SARI. Preparasi dan Pencirian Nanopartikel Ketoprofen Tersalut
Kitosan-Alginat. Dibimbing oleh PURWANTININGSIH SUGITA dan LAKSMI
AMBARSARI.
Nanopartikel ketoprofen dapat digunakan untuk membuat sistem pengantaran
terkendali ketoprofen. Komposisi material dan metode pembuatan nanopartikel
yang digunakan berpengaruh terhadap pembentukan nanopartikel ketoprofen.
Penelitian ini bertujuan membuat nanopartikel ketoprofen dengan meragamkan
konsentrasi kitosan, alginat, dan tripolifosfat (TPP) serta mencirikan efisiensi
penyalutan ketoprofen dan ukuran nanopartikel. Nanopartikel ketoprofen dibuat
dengan metode ultrasonikasi dan sentrifugasi. Efisiensi penyalutan ketoprofen
ditentukan dengan analisis spektrofotometri ultraviolet, sedangkan analisis
morfologi dan ukuran nanopartikel ditentukan dengan menggunakan mikroskop
elektron payaran. Formula terbaik diperoleh pada komposisi kitosan 1.50% (b/v),
alginat 0.625% (b/v), dan TPP 4.0% (b/v). Efisiensi dan jumlah nanopartikel
formula tersebut berturut-turut 78.84% dan 26.81%.
ABSTRACT
YENI ARUM SARI. Preparation and Characterization of Ketoprofen Coated with
Chitosan-Alginate Nanoparticle. Supervised by PURWANTININGSIH SUGITA
and LAKSMI AMBARSARI.
3
PREPARASI DAN PENCIRIAN NANOPARTIKEL
KETOPROFEN TERSALUT KITOSAN-ALGINAT
YENI ARUM SARI
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
4
Judul : Preparasi dan Pencirian Nanopartikel Ketoprofen Tersalut Kitosan-
Alginat
Nama : Yeni Arum Sari
NIM
: G44086018
Disetujui
Pembimbing I,
Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita, MS
NIP 19631217 198803 2 002
Pembimbing II,
Dr. Laksmi Ambarsari, MS
NIP 19601118 199403 2 001
Diketahui
Ketua Departemen Kimia
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002
5
PRAKATA
Bismillahirrahmannirrohiim,
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Shalawat dan
salam semoga tercurah kepada teladan umat, Rasulullah Muhammad SAW. Karya
ilmiah ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan Juni 2010
sampai dengan Februari 2011, di Laboratorium Kimia Organik dan Laboratorium
Bersama, Departemen Kimia, Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita,
MS selaku pembimbing pertama dan Dr. Laksmi Ambarsari, MS selaku
pembimbing kedua yang telah banyak memberi arahan selama penulis
menjalankan penelitian. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ayah,
Ibu, dan Adik tercinta (Untari, Dimas, dan Agil)
atas do’a d
an motivasinya selama
ini. Selain itu, ungkapan terima kasih penulis sampaikan kepada rekan-rekan di
Laboratorium Kimia Organik dan kepada seluruh pihak yang telah membantu
terselesaikannya karya ilmiah ini. Hanya Allah-lah sebaik-baiknya pembalas.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Bogor, Juli 2011
6
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Rimbo Bujang pada tanggal 5 Agustus 1988 sebagai
anak pertama dari empat bersaudara dari pasangan H. Suparno dan Hj.
Sutianingsih.
Tahun 2005, penulis lulus dari SMUN 2 Tebo dan pada tahun yang sama
penulis diterima di Program Keahlian Analisis Kimia Diploma Institut Pertanian
Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Tahun 2008,
penulis lulus dari program Diploma dan pada tahun yang sama penulis diterima di
program Sarjana Kimia Penyelenggaraan Khusus IPB.
7
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... . vi
DAFTAR GAMBAR ... . vi
DAFTAR LAMPIRAN ... . vi
PENDAHULUAN ... 1
TINJAUAN PUSTAKA
Gel Kitosan ... 1
Ketoprofen ... 2
Alginat ... 2
Nanoenkapsulasi ... 3
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ... 4
Lingkup Kerja ... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Formulasi Box-Behnken ... 4
Nanopartikel Ketoprofen ... 5
Ukuran Nanopartikel Ketoprofen ... 6
Efisiensi Enkapsulasi Ketoprofen ... 8
Pemilihan Formula Berdasarkan Nilai Efisiensi dan Jumlah Nanopartikel
Ketoprofen ... 8
SIMPULAN DAN SARAN
8
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Struktur kitosan ... 1
2
Struktur ketoprofen ... 2
3
Struktur alginat ... 2
4
penyalutan obat dalam nanopartikel ketoprofen ... 3
5
Hasil SEM nanopartikel tanpa ketoprofen (a) dan terisi ketoprofen
.... 6
6
Spektrum FTIR dari kitosan, ketoprofen, dan nanopartikel terisi ketoprofen
(Wahyono 2010) ... 6
7 Pengaruh konsentrasi kitosan dan alginat terhadap jumlah partikel nano pada
konsentrasi TPP (a) 4.0 % (b/v), (b) 4.5 % (b/v), dan (c) 5.0 % (b/v). ... 7
8 Pengaruh konsentrasi kitosan dan alginat terhadap efisiensi enkapsulasi pada
konsentrasi TPP (a) 4.5 % (b/v), (b) 4.0 % (b/v), dan (c) 5.0 % (b/v). ... 9
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Diagram alir penelitian ... 14
2
Spektrum ketoprofen dalam larutan bufer pH 7.4 ... 15
3
Deret standar ketoprofen dalam larutan bufer pH 7.4 ... 15
4
Nanopartikel ketoprofen dengan ragam konsentrasi kitosan, alginat,
dan TPP pada perbesaran 2000 kali ... 16
5
Perhitungan efisiensi penyalutan ... 17
DAFTAR TABEL
Halaman
1
OR OH CH2OH
O
R OH CH2OH
O
O O
n
PENDAHULUAN
Peradangan merupakan suatu penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme, bahan kimia, atau benturan keras. Penyakit ini ditandai dengan munculnya warna merah, rasa nyeri dan panas, serta dapat menyebabkan hilangnya fungsi dari suatu jaringan tubuh (Fraser et al. 1991). Salah satu komponen aktif yang banyak digunakan sebagai obat anti-peradangan adalah ketoprofen.
Ketoprofen merupakan obat non-steroid yang berfungsi sebagai obat antiradang, analgesik, dan antipiretik (penurun panas). Namun, ketoprofen memiliki waktu paruh eliminasi terlalu cepat, yaitu 1.5–2.0 jam (Patil et al. 2005), sehingga harus sering dikonsumsi untuk mempertahankan kadar terapi dalam plasma darah. Jika obat terakumulasi sampai dosis >300 mg di dalam tubuh, akan terjadi pendarahan lambung (AMA 1991). Kelemahan ketoprofen ini dapat diatasi dengan membuat sistem pengantaran obat yang lebih terkendali. Cara ini pernah dilakukan pada ketoprofen dan indometasin dengan menggunakan kitosan termodifikasi sebagai bahan penyalut (Yamada et al. 2001, Tiyaboonchai & Ritthidej 2003).
Sistem pengantaran-terkendali ketoprofen menggunakan kitosan termodifikasi sebagai bahan penyalut telah banyak diteliti. Modifikasi diperlukan untuk memperbaiki sifat reologi gel kitosan seperti kekuatan mekanik, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan yang sesuai untuk sistem pengantaran obat. Modifikasi gel kitosan yang pernah dilakukan adalah dengan penambahan hidrokoloid, di antaranya alginat (Sugita et al. 2006b; Cardenas et al. 2003; Tan et al. 2003), dan karboksimetil selulosa (Sugita et al. 2007a). Arianto (2010) telah berhasil membuat sistem pengantaran ketoprofen yang lebih terkendali dengan menggunakan kitosan termodifikasi alginat dan penaut-silang glutaraldehida dengan persen pelepasan pada medium asam dan basa berturut-turut 0.69 dan 99.58%, dan efisiensi penyalutan sebesar 30.44%. Partikel yang dihasilkan berukuran mikro (0.15–6.00 µm). Bentuk mikrokapsul ini masih memiliki kelemahan, salah satunya adalah kemampuan penetrasi ke dalam jaringan tubuh terbatas.
Penelitian tentang pengubahan bentuk mikropartikel menjadi nanopartikel saat ini sedang berkembang. Bentuk nanopartikel dengan kisaran ukuran 10–1000 nm memiliki kelebihan dapat masuk ke dalam sistem
peredaran darah dan tepat mencapai target pengobatan (Mohanraj & Chen 2006). Napthaleni (2010) telah meneliti enkapsulasi ketoprofen tersalut kitosan-alginat dengan tripolifosfat (TPP) sebagai penaut-silang pada ukuran nanometer dengan meragamkan konsentrasi surfaktan dan lama waktu sonikasi. Nanopartikel terbanyak diperoleh sebesar 53.23% pada formula dengan konsentrasi Tween 80 3% (v/v) dan waktu sonikasi 15 menit. Nilai efisiensi penyalutan terbesar (51.2–52.3%) diperoleh pada waktu sonikasi 29–53 menit dengan kisaran konsentrasi surfaktan 1.3–2.3% (v/v).
Penelitian ini bertujuan memodifikasi metode nanoenkapsulasi yang dilakukan oleh Napthaleni (2010) dengan menambahkan perlakuan sentrifugasi serta meragamkan konsentrasi kitosan, alginat, dan TPP pada kondisi waktu sonikasi dan konsentrasi surfaktan terbaik hasil penelitian Napthaleni (2010). Modifikasi metode ini diharapkan dapat memperbaiki efisiensi enkapsulasi dan meningkatkan jumlah nanopartikel yang dihasilkan. Peragaman konsentrasi kitosan, alginat, dan TPP dilakukan dengan menggunakan rancangan percobaan Box-Behnken.
TINJAUAN PUSTAKA
Gel Kitosan
Kitosan merupakan polimer yang dapat diperoleh dari deasetilasi parsial kitin. Struktur kitosan terdiri dari unit berulang poli-(2-amino-2-deoksi-D-glukopiranosa) yang terhubung oleh ikatan β-(1,4) (Gambar 1).
Gambar 1 Struktur kitosan (R = sebagian besar –NH2) (Sugita et al. 2009).
2 (BM) dan derajat deasetilasi (DD), yang
nilainya beragam bergantung pada sumber dan metode isolasi (Muzi 1990 diacu dalam Jamaludin 1994).
Kitosan bermanfaat sebagai matriks dalam sistem pengantaran obat dengan kemampuannya membentuk gel dalam suasana asam (Gurny 1998 diacu dalam Sutriyo et al. 2005). Kitosan dapat membentuk matriks gel dengan suatu counter-ion seperti TPP (Ko et al. 2003). Gel dapat didefinisikan sebagai jejaring polimer yang dapat menampung sejumlah tertentu air di dalam strukturnya dan mengembang tanpa melarut di dalamnya, lazim disebut juga hidrogel (Wang et al. 2004). Hidrogel dapat digolongkan menjadi hidrogel kimia dan fisika. Hidrogel kimia dibentuk dari reaksi tidak dapat-balik yang melibatkan tautan-silang secara kovalen. Hidrogel fisika dibentuk oleh reaksi yang dapat balik, dengan ikatan silang terjadi secara ionik (Stevens 2001, Berger et al. 2004).
Gel kitosan bersifat rapuh sehingga perlu dimodifikasi. Modifikasi gel kitosan yang pernah dilakukan adalah dengan penambahan hidrokoloid, di antaranya gom guar (Sugita et al. 2006a), alginat (Sugita et al. 2006b; Cardenas et al. 2003; Tan et al. 2003), dan karboksimetil selulosa (CMC) (Sugita et al.
2007a; Yundhana 2008). Pelepasan ketoprofen dari mikrokapsul dengan penyalut rangkap kitosan termodifikasi-alginat lebih terkendali (Setyani 2009).
Ketoprofen
Ketoprofen [asam 2-(3-benzoilfenil) propanoat] merupakan turunan asam propanoat dengan rumus molekul C16H14O3 dan bobot molekul 254,3 (Gambar 2). Ketoprofen berbentuk serbuk hablur, berwarna putih atau hampir putih, dan tidak berbau. Zat ini mudah larut dalam etanol, kloroform, dan eter, tetapi tidak larut dalam air. Suhu leburnya berkisar antara 93 dan 96 o
C (USP 2003).
Gambar 2 Struktur ketoprofen (Bidachem 2005).
Ketoprofen memiliki kemampuan menghambat sikloksigenase dan lipok-sigenase. Zat ini aktif sebagai analgesik, antiradang, dan antipiretik. Ketoprofen memiliki waktu paruh eliminasi dalam plasma darah sekitar 1.52.0 jam. Konsentrasi ketoprofen yang bertahan dalam plasma darah setelah 24 jam hanya sekitar 0.07 mg/L. Oleh karena itu, obat ini harus sering dikonsumsi untuk mempertahankan kadar terapi dalam plasma. Akan tetapi, penggunaan dalam dosis tinggi dapat menyebabkan pendarahan pada lambung. Untuk memperbaiki pelepasannya dalam tubuh, ketoprofen perlu dienkapsulasi (Patil et al. 2005). Bentuk sediaan lepas lambat ketoprofen dapat mengurangi efek samping terhadap saluran cerna dan dapat menurunkan frekuensi pemberian obat (Mc Evory 2002 diacu dalam Asnel 2008). Yundhana (2008) melaporkan bahwa penyalutan ketoprofen dengan kitosan termodifikasi-CMC mampu memperbaiki pelepasan ketoprofen pada medium disolusi pH 1.2 (pH lambung).
Alginat
Alginat merupakan polimer rantai linear yang terdiri atas residu-residu asam -(1,4)-D -manuronat (M) dan asam -(1,4)-L-guluronat (G). Residu-residu ini membentuk blok homopolimer M atau G dan blok heteropolimer MG (Gambar 3).
Gambar 3 Struktur alginat (Chaplin 2005). Alginat terdapat dalam bentuk asam dan garam alginat. Natrium, kalium, amonium, dan propilena glikol alginat merupakan bentuk yang tersedia secara komersial. Asam alginat memiliki kestabilan yang terbatas.
3 antara anion karboksil pada alginat dan kation
amino pada kitosan yang saling berikatan ionik.
Nanoenkapsulasi
Nanoenkapsulasi merupakan suatu teknik penyalutan bahan yang ukurannya sangat kecil, dengan diameter rata-rata 101000 nm (Mohanraj & Chen 2006). Nanoenkapsulasi dapat membentuk 2 tipe penyalutan obat dalam nanopartikel, yaitu terjerap di permukaan atau terperangkap dalam rongga matriks kapsul (Gambar 4) (Tiyaboonchai & Ritthidej 2003). Nanopartikel didefinisikan sebagai suatu padatan pengantar obat yang berukuran submikron (nano), mungkin bersifat biodegradabel atau tidak (Reis et al. 2005). Dalam sistem pengantaran obat, nanopartikel berperan sebagai pembawa (carrier) dengan cara melarutkan, menjebak, mengenkapsulasi, atau menempelkan obat di dalam matriksnya.
Keuntungan penggunaan nanopartikel sebagai sistem pengantaran terkendali obat ialah ukuran dan karakteristik permukaan nanopartikel mudah dimanipulasi untuk mencapai target pengobatan. Nanopartikel juga mengatur dan memperpanjang pelepasan obat selama proses transpor ke sasaran, dan obat dapat dimasukkan ke dalam sistem nanopartikel tanpa reaksi kimia. Selain itu, sistem nanopartikel dapat diterapkan untuk berbagai sasaran pengobatan, karena nanopartikel masuk ke dalam sistem peredaran darah dan dibawa oleh darah menuju target pengobatan (Mohanraj & Chen 2006).
Banyak penelitian telah difokuskan pada pembentukan nanopartikel menggunakan polimer biodegradabel seperti kitosan, gelatin dan natrium alginat. Nanopartikel yang berasal dari bahan polimer potensial sebagai sistem pengantaran obat karena kemampuan
penyebarannya di dalam organ tubuh selama waktu tertentu, dan kemampuannya untuk mengantarkan protein atau peptida (Mohanraj & Chen 2006). Calvo et al. (1997) mengem-bangkan metode untuk membuat nanopartikel ketoprofen dengan gelasi ionik. Metode ini melibatkan campuran polimer kitosan dan polianion natrium TPP. Dalam metode ini, muatan positif pada gugus amonium kitosan berinteraksi dengan muatan negatif TPP membentuk matriks dengan ukuran nanometer. Menurut Tiyaboonchai & Ritthidej (2003), nanopartikel ketoprofen dapat dihasilkan dengan 4 metode, yaitu mikroemulsi, gelasi ionik, emulsifikasi difusi pelarut, dan kompleks polielektrolit. Metode yang paling banyak dikembangkan adalah metode gelasi ionik dan kompleks polielektrolit (Mohanraj & Chen 2006).
Menurut Haskell (2005), nanopartikel dapat dibuat dengan 4 metode, yaitu emulsifikasi, pemecahan, pengendapan, dan difusi emulsi. Metode emulsifikasi menggunakan bahan dasar cairan dan energi mekanik atau ultrasonik untuk mengurangi ukuran partikel. Metode ini menggunakan peralatan yang umum seperti penghomogen. Namun, pengisian obat ke dalam nanopartikel rendah, serta diperlukan energi tinggi untuk dekomposisi kimia. Metode pemecahan menggunakan bahan dasar berupa padatan yang digiling. Metode ini cocok untuk senyawa yang memiliki kelarutan rendah, tetapi diperlukan energi dan waktu yang lebih besar untuk pemecahan partikel jika dibandingkan dengan bahan dasar cairan. Metode ini juga menghasilkan kondisi proses yang berbeda-beda antar obat, dan ukuran partikel yang dihasilkan terbatas, yaitu >100 nm. Metode pengendapan dilakukan dengan cara mengendalikan kelarutan bahan dalam larutan melalui perubahan pH, suhu, atau pelarut. Metode ini dapat menghasilkan partikel dengan ukuran <100 nm dan pemakaian energi sangat rendah. Akan tetapi, pengisian obat ke dalam nanopartikel rendah dan banyak pelarut perlu diuapkan.
Metode difusi emulsi merupakan gabungan metode emulsifikasi dan pengendapan. Dalam metode ini, emulsi yang mengandung obat dihasilkan terlebih dahulu melalui penggunaan pelarut atsiri. Fase yang mengandung obat lalu diuapkan sehingga obat terendapkan dalam droplet emulsi. Berbeda dengan metode pengendapan langsung yang menghasilkan pembentukan partikel di seluruh larutan, dalam metode ini pengendapan terbatas pada fase yang Gambar 4 Penyalutan obat dalam
nanopartikel kitosan (Tiyaboonchai & Ritthidej 2003).
4 mengandung obat sehingga droplet berperan
sebagai cetakan (templat) untuk pembentukan nanopartikel. Metode difusi emulsi memiliki kelebihan antara lain proses pengendapan dapat dikendalikan secara merata sehingga lebih efektif menghasilkan nanopartikel, sedangkan kekurangan metode ini adalah prosesnya lebih rumit karena banyak tahapan yang dilakukan, biaya lebih besar, serta memerlukan kemampuan khusus untuk pemilihan pelarut yang sesuai.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan di antaranya alat-alat kaca, pengaduk magnet, pembangkit ultrasonik model US-150, sentrifus Beckman, spektrofotometer UV-1700 PharmaSpec, SEM JEOL JSM-5310LV, dan alat pengering semprot Buchi 190. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air suling, asam asetat 98%, alginat, TPP, Tween 80, kertas saring, larutan bufer fosfat (NaH2PO4NaOH) pH 7.4, etanol, kitosan (DD 70.15% dan BM 3×105 g/mol) dan senyawa aktif ketoprofen yang diperoleh dari PT Kalbe Farma.
Lingkup Kerja
Pembuatan Kombinasi Formula <
