PENCIRIAN NANOPARTIKEL KURKUMINOID
TERSALUT LEMAK PADAT
MUSLIH ABDUL MUJIB
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini Saya menyatakan bahwa tesis Pencirian Nanopartikel Kurkuminoid Tersalut Lemak Padat adalah karya Saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2011
Abstract
MUSLIH ABDUL MUJIB. Characterization of Curcuminoids Loaded Solid Lipid Nanoparticles. Supervised by LATIFAH K. DARUSMAN and LAKSMI AMBARSARI.
Temulawak (Curcuma xanthorrhiza) is the Indonesian plant that widely used in traditional medicine (Jamu). Its efficacy is associated with pharmacological properties of curcuminoids, such as antioxidant, inflammatory, and anti-carcinogenic. Curcuminoids is safe even at high doses in human but weakly soluble in water that restrict its bioavailability. This problems could be overcome by incorporated curcuminoids into solid lipid nanoparticles (SLN) as colloidal carriers system. The purpose of this study was to produce and characterize curcuminoids loaded solid lipid nanoparticles (curcuminoids-SLN) as drug delivery system. The ethanolic extract of Temulawak rhizome was analyzed by HPLC and FTIR. The curcuminoid-SLN was produced using homogenization-ultrasonication methods and characterized by particle size analyzer, FTIR, and XRD. The entrapment efficiency was determined by spectophotometer-visible. HPLC chromatogram has shown percentage of curcumin, demethoxycurcumin, and bisdemethoxycurcumin were found to be 64, 28, and 3, respectively. The FTIR spectral data of ethanolic extract generally as well as curcuminoids standard, but have C-O primary alcohol stretching band and higher intensity on O-H stretching region. The best ultrasonication condition was 20% amplitude and 120 min. The particle size was 165,8 ± 46,5 nm and polydispersity index was 0,296. The FTIR spectral data of curcuminoids-SLN was reflection of raw materials spectrum and XRD measurement showed that crystallinity of curcuminoids-SLN in the good aggrement with palmitic acid. The best composition of palmitic acid:curcuminoids was 1:0,1 and 1:0,01 with entrapment efficiency 78% and 87%, respectively. In conclusion, curcuminoids-SLN with small and uniform particle size, good crystallinity, and high entrapment efficiency can be obtained by homogenization-ultrasonication method with 20% amplitude and 120 min.
RINGKASAN
MUSLIH ABDUL MUJIB. Pencirian Nanopartikel Kurkuminoid Tersalut Lemak Padat. Dibimbing oleh LATIFAH K. DARUSMAN dan LAKSMI AMBARSARI.
Temulawak (Curcuma xanthorrhiza) merupakan tanaman khas Indonesia dan biasa ditanam di pulau Jawa. Rimpang merupakan bagian yang paling berguna dari tanaman tersebut terutama untuk tujuan pengobatan tradisonal yang dikenal dengan jamu. Warna kuning khas dan efek farmakologis rimpang temulawak berkaitan erat dengan senyawaan kurkuminoid yang dikandungnya. Kurkumin diketahui memiliki aktivitas antioksidan, antiinflamatori, antimikroba, dan antikarsinogenik. Pengujian klinis memperlihatkan bahwa kurkumin aman untuk manusia bahkan pada dosis tinggi (12 gram/hari) tetapi memilki bioavailabilitas yang sangat rendah. Alasan utama yang menyebabkan rendahnya bioavailabilitas kurkumin dikarenakan senyawa tersebut hampir tidak larut dalam air pada pH asam dan netral sehingga sulit sekali terabsorpsi. Selain itu, kurkumin mengalami metabolisme yang cepat, dan pengeluaran sistemik yang cepat.
Salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut antara lain dengan penyatuan kurkumin ke dalam sistem koloid pembawa (colloidal carrier system). Di antara pembawa pengantaran obat modern, nanopartikel lemak padat (solid lipid nanoparticle/SLN) telah menjadi sistem koloid pembawa yang menjanjikan. Dibandingkan dengan partikel pembawa yang lain, SLN memiliki sejumlah keuntungan sebagai sistem pengantaran obat, seperti tolerabilitas (kedapattahanan) dan biodegradasi yang baik, bioavailabilitas yang tinggi, efisien mengenai sasaran, dan mudah dipersiapkan dan disterilisasi dalam skala besar. Keuntungan lain dari SLN sebagai sistem pengantaran obat adalah memungkinkan pengendalian pelepasan dan pengarahan obat, meningkatkan stabilitas obat, memungkinkan penyatuan obat-obat lipofilik dan hidrofilik, tidak beracun, dan terbebas dari pelarut organik.
Teknik ultrasonikasi merupakan teknik yang banyak digunakan dalam pembuatan nanopartikel lemak padat karena metodenya yang sederhana dan efektif untuk menghasilkan SLN tanpa pelarut organik. Masalah dari metode ini adalah distribusi ukuran partikel yang lebih besar dan dapat mencapai rentang mikrometer. Kontaminasi logam yang disebabkan ultrasonikasi juga menjadi masalah pada teknik ini. Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut, digunakan penggabungan teknik pengadukan kecepatan tinggi (homogenisasi) dan ultrasonikasi yang dilakukan pada suhu tinggi, yaitu diatas titik leleh lemak padatnya.
karakteristik dengan FTIR, analisis kristalinitas dengan XRD, dan analisis efisiensi penjerapan dengan metode spektrofotometer sinar tampak.
Total rendeman ekstak kurkuminoid yang diperoleh dengan mengekstraksi 1 kg serbuk temulawak dengan metode maserasi dan soxhlet menggunakan pelarut etanol adalah 8%. Hasil analisis HPLC menunjukkan bahwa komponen utama ekstrak etanol sampel adalah kurkumin dan demetoksikurkumin serta sedikit bisdemetoksikurkumin dengan komposisi masing-masing 3%; 28%; dan 65%. Perbedaan spektrum FTIR standar kurkuminoid dengan ekstrak etanol sampel adalah puncak regangan O-H ekstrak etanol sampel memiliki intensitas transmitan yang lebih besar, hal tersebut karena adanya ikatan hidrogen antar molekul dan masih terdapatnya pelarut pada ekstrak tersebut. Adanya pelarut pada ekstrak etanol sampel juga ditunjukkan oleh puncak pada bilangan gelombang 1010 cm-1 yang merupakan puncak regangan C–O alkohol primer.
Kondisi ultrasonikasi terbaik untuk membuat nanopartikel kurkuminoid tersalut lemak padat adalah dengan amplitudo 20% dan waktu 120 menit yang menghasilkan ukuran partikel dengan kisaran 165,8 ± 46,5 nm dan nilai indeks polidispersitas 0,296. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa puncak-puncak spesifik pada spektrum produk nanopartikel lemak padat merupakan refleksi dari puncak-puncak spesifik bahan baku (kurkuminoid, asam palmitat, dan poloksamer 188). Difraktogram sinar X produk nanopartikel lemak padat memperlihatkan pola yang sama dengan asam palmitat tanpa terjadi pergeseran nilai 2θ pada puncak-puncak spesifiknya yang menunjukkan proses rekristalisasi terjadi dengan baik. Komposisi asam palmitat : kurkuminoid terbaik adalah 1:0,1 dan 1:0,01 yang menghasilkan nilai efisiensi penjerapan masing-masing 78% dan 87%. Sebagai kesimpulan, nanopartikel kurkuminoid tersalut lemak padat dengan ukuran partikel yang kecil dan seragam, kristalinitas yang baik, dan efisiensi penjerapan yang tinggi dapat diperoleh dengan metode homogenisasi-ultrasonikasi dengan amplitudo 20% dan waktu 120 menit. Optimasi komposisi bahan baku untuk mendapatkan nilai efisiensi penjerapan yang lebih tinggi perlu dilakukan pada kisaran komposisi antara formula II dan formula III.
© Hak Cipta Milik IPB, tahun 2011 Hak Cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
PENCIRIAN NANOPARTIKEL KURKUMINOID
TERSALUT LEMAK PADAT
MUSLIH ABDUL MUJIB
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Tesis : Pencirian Nanopartikel Kurkuminoid Tersalut Lemak Padat Nama : Muslih Abdul Mujib
NIM : G451090171
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Latifah K. Darusman, MS. Dr. Laksmi Ambarsari, MS.
Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Kimia Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita, MS. Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Janauri 2011 ini ialah sistem penghantaran obat, dengan judul Pencirian Nanopartikel Kurkuminoid Tersalut Lemak Padat.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Ir. Latifah K. Darusman, M.S. dan Dr. Laksmi Ambarsari, MS. selaku pembimbing, para dosen di Departemen Kimia yang telah banyak memberi saran dan masukan. Disamping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Tim Penelitian Nanopartikel Tanaman Obat khususnya temulawak Pusat Studi Biofarmaka LPPM-IPB, Kementerian Agama Republik Indonesia, dan PT. BASF Indonesia. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada orang tua, istri, serta seluruh keluarga, atas segala do’a dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2011
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukabumi pada tanggal 13 September 1981 dari ayah Tatang Mukhtar dan ibu Didah Faridah. Penulis merupakan putra pertama dari empat bersaudara.
Tahun 1999 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Kotamadya Sukabumi dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB. Penulis memilih Diploma III program studi Analisis Kimia, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, lulus pada tahun 2002. Pada tahun 2003 penulis melanjutkan studi pada program studi S1 Kimia Industri, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Padjadjaran dan lulus pada tahun 2006. Kesempatan untuk melanjutkan ke program magister sains pada program studi Kimia, Sekolah Pascasarjana IPB diperoleh pada tahun 2009. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Kementerian Agama Republik Indonesia.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Perumusan Masalah ... 4
Tujuan Penelitian ... 4
Hipotesis ... 4
TINJAUAN PUSTAKA ... 5
Kurkuminoid ... 5
Nanopartikel Lemak Padat ... 7
Ultrasonikasi ... 12
BAHAN DAN METODE ... 15
Bahan dan Alat ... 15
Metode Penelitian ... 15
Isolasi Kurkuminoid ... 15
Analisis Kurkuminoid dengan HPLC ... 15
Pembuatan Nanopartikel Kurkuminoid Tersalut Asan Palmitat ... 16
Efisiensi Penjerapan ... 16
Pencirian Struktur ... 16
Ukuran Partikel ... 17
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 19
Ekstrak Rimpang Temulawak dan Hasil Pencirian Kurkuminoid ... 19
Nanopartikel Kurkuminoid Tersalut Lemak Padat ... 21
Pencirian Nanopartikel Lemak Padat ... 24
Analisis Ukuran Partikel ... 24
Analisis FTIR ... 27
Analisis Difraksi Sinar X ... 29
Efisiensi Penjerapan ... 30
SIMPULAN DAN SARAN ... 33
DAFTAR PUSTAKA ... 35
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Sifat Fisikokimia Kurkuminoid ... 6
2 Puncak-puncak spesifik ekstrak etanol sampel ... 21
3 Kondisi emulsi hasil ultrasonikasi Tahap I ... 23
4 Kondisi emulsi hasil ultrasonikasi Tahap II ... 24
5 Distribusi ukuran partikel ... 26
6 Puncak-puncak spesifik nanopartikel kurkuminoid tersalut lemak padat ... 28
7 Efisiensi Penjerapan ... 32
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Rimpang Curcuma longa (a) dan Curcuma xanthorriza (b) ... 52 Struktur Kurkuminoid ... 6
3 Struktur (a) nanoemulsi cair dan (b) nanopartikel lemak padat yang distabilkan oleh lapisan surfaktan ... 8
4 Model (a) matriks homogen, (b) kulit diperkaya obat, dan (c) inti diperkaya obat ... 11
5 Teori Hot spot kavitasi akustik ... 13
6 Kromatogram HPLC (a) Standar Kurkuminoid dan (b) Ekstrak Etanol Sampel ... 20
7 Spektrum FTIR standar kurkuminoid dan ekstrak etanol sampel ... 20
8 Emulsi sebelum ultrasonikasi ... 22
9 Emulsi hasil ultrasonikasi ... 23
10 Spektrum FTIR (a) kurkuminoid, (b) asam palmitat, (c) poloksamer 188, dan (d) nanopartikel lemak padat ... 28
11 Difraktogram sixar X (a) kurkuminoid, (b) asam palmitat, dan (c) nanopartikel lemak padat ... 30
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram Alir Penelitian ... 41
2 Penentuan Kadar Air dan Rendemen Ekstraksi ... 42
3 Hasil Analisis HPLC Ekstrak Etanol Temulawak ... 43
4 Energi Hasil Ultraonikasi ... 44
5 Hasil Analisis Ukuran Partikel ... 45
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Temulawak (Curcuma xanthorrhiza) merupakan tanaman khas Indonesia dan biasa ditanam di pulau Jawa. Rimpang merupakan bagian yang paling berguna dari tanaman tersebut terutama untuk tujuan pengobatan tradisonal yang dikenal dengan jamu. Rimpang temulawak selain kaya akan senyawaan sesquiterpen (seperti xantorizol, bisakumol, bisakurol, bisakurona, dan zingiberena), juga mengandung kurkuminoid (1–2%) (Duke et al. 2003). Warna kuning khas dan efek farmakologis rimpang temulawak berkaitan erat dengan senyawaan kurkuminoid yang dikandungnya. Kurkumin merupakan bubuk kristal jingga-kuning yang tidak larut air. Struktur kurkumin (diferuloilmetana) pertama kali digambarkan pada tahun 1910 oleh Lampe dan Milobedeska (Aggarwal et al.
2006). Kurkumin diketahui memiliki aktivitas antioksidan, antiinflamatori, antimikroba, dan antikarsinogenik. Selain itu, kurkumin juga memiliki efek hepato- dan nefroprotektif, antireumatik, dan hipoglikemik (Anand et al. 2007). Pengujian klinis memperlihatkan bahwa kurkumin aman untuk manusia bahkan pada dosis tinggi (12 gram/hari) tetapi memilki bioavailabilitas yang sangat rendah. Kurkumin tidak terdeteksi pada hati hanya terdapat pada mukosa saluran cerna dengan dosis oral mencapai 1000 mg/kg pada binatang pengerat (Bisht et al.
2011). Alasan utama yang menyebabkan rendahnya bioavailabilitas kurkumin dikarenakan senyawa tersebut hampir tidak larut dalam air pada pH asam dan netral sehingga sulit sekali terabsorpsi. Selain itu, kurkumin mengalami metabolisme yang cepat, dan pengeluaran sistemik yang cepat (Anand et al. 2007; Wang et al. 2008).
2
lipid nanoparticle/SLN) telah menjadi sistem koloid pembawa yang menjanjikan (Yadav et al. 2008).
Nanopartikel lemak padat dikembangkan sebagai suatu alternatif untuk nanopartikel polimer, liposom, dan emulsi. SLN memiliki sifat yang unik, yaitu ukurannya kecil, luas permukaan besar, dan kapasitas pemuatan obat yang tinggi. SLN merupakan koloid pembawa sub-mikron yang terdiri dari lemak fisiologis, terdispersi dalam air atau dalam suatu larutan surfaktan berair (Kamble et al.
2010). Dibandingkan dengan partikel pembawa yang lain, SLN memiliki sejumlah keuntungan sebagai sistem pengantaran obat, seperti tolerabilitas (kedapattahanan) dan biodegradasi yang baik, bioavailabilitas yang tinggi, efisien mengenai sasaran, dan mudah dipersiapkan dan disterilisasi dalam skala besar (Pang et al. 2009). Keuntungan lain dari SLN sebagai sistem pengantaran obat adalah memungkinkan pengendalian pelepasan dan pengarahan obat, meningkatkan stabilitas obat, memungkinkan penyatuan obat-obat lipofilik dan hidrofilik, tidak beracun, dan terbebas dari pelarut organik (Menhert & Mader 2001).
Secara umum, bahan-bahan untuk pembuatan SLN terdiri atas lemak padat sebagai matriks, pengemulsi, dan air. Kelompok lemak yang digunakan antara lain trigliserida (seperti tristearin, tripalmitin, trilaurin), gliserida parsial (seperti gliseril monostearat), asam lemak (seperti asam stearat, asam palmitat, asam oleat), steroid (seperti kolesterol), dan lilin (seperti setil palmitat). Semua jenis pengemulsi (yang sesuai secara fisiologis, muatan, dan bobot molekul) dapat digunakan untuk menstabilkan tebaran lemak, misalnya fosfolipid (lesitin kedelai, lesitin telur, dan fosfatidilkolin), garam empedu (natrium taurokolat, natrium glikolat), dan poloksamer (poloksamer 188, 182, 407). Pada beberapa kasus juga digunakan pengemulsi pembantu (seperti butanol). Penggunaan pengemulsi gabungan dapat mencegah terjadinya penggumpalan partikel secara lebih efisien (Menhert & Mader 2001; Parhi & Suresh 2010).
3 membran, injeksi pelarut, dan teknik emulsi ganda (Parhi & Suresh 2010). Teknik tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Teknik ultrasonikasi merupakan teknik yang banyak digunakan karena metodenya yang sederhana dan efektif untuk menghasilkan SLN tanpa pelarut organik. Masalah dari metode ini adalah distribusi ukuran partikel yang lebih besar dan dapat mencapai rentang mikrometer. Kontaminasi logam yang disebabkan ultrasonikasi juga menjadi masalah pada teknik ini. Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut, digunakan penggabungan teknik pengadukan kecepatan tinggi (homogenisasi) dan ultrasonikasi yang dilakukan pada suhu tinggi, yaitu diatas titik leleh lemak padatnya (Mukherjee et al. 2009).
Berbagai penelitian untuk mengembangkan nanopartikel lemak padat sebagai sistem pengantaran obat telah banyak dilakukan. Yadav et al. (2008) melaporkan bahwa kurkumin yang dimuat dalam mikropartikel asam palmitat melalui pengadukan kecepatan tinggi dan ultrasonikasi memiliki efisiensi penjerapan yang tinggi (74,58%), bentuk yang membulat, permukaan yang teratur, dan ukuran partikel kurang dari 312 µm. Abdelbary dan Fahmi (2009) melakukan pencirian diazepam (senyawa aktif yang tidak larut air) yang dimuat dalam nanopartikel lemak padat (gliseril behenat). Pushpendra et al. (2009) mengembangkan formulasi dan pencirian nanopartikel lemak padat (natrium taurokolat) yang mengandung nimesulid dengan metode pengadukan kecepatan tinggi. Penelitian lain adalah pembuatan dan pencirian nanopartikel lemak padat (gliseril kaprat dan mentega cokelat) yang memuat doksorubisin (Subedi et al.
2009).
4
target di dalam tubuh. Dengan demikian, pemilihan asam lemak sangat berpengaruh pada pelepasan zat aktif dan satabilitas nanopartikel lemak padat yang dihasilkan.
Perumusan Masalah
Kurkuminoid memiliki manfaat yang besar dalam pengobatan tetapi bioavailabilitasnya rendah (rendahnya absorpsi, metabolisme yang cepat, dan pengeluaran sistemik yang cepat). Oleh karena itu diperlukan suatu metode untuk mengatasi masalah tersebut, yaitu dengan menggunakan bahan penyalut berupa lemak padat (asam palmitat) dalam ukuran nano. Asam palmitat sebagai bahan penyalut kurkuminoid karena merupakan asam lemak yang secara fisiologis tidak bebrbahaya bagi tubuh dan mudah diperoleh.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan membuat nanopartikel kurkuminoid tersalut lemak padat dengan metode homogenisasi dan ultrasonikasi, serta penciriannya sebagai bentuk sediaan baru pengantaran obat ke dalam tubuh.
Hipotesis
TINJAUAN PUSTAKA
Kurkuminoid
Temulawak dan kunyit merupakan tumbuhan tahunan, termasuk suku
Zingiberaceae. Di Indonesia khususnya di pulau Jawa, temulawak merupakan tumbuhan yang biasa digunakan dalam pengobatan tradisional (jamu) dalam bentuk tunggal maupun campuran sebagai obat penyakit dalam dan membersihkan darah. Rimpang temulawak ternyata mampu berfungsi sebagai protektor terhadap zat toksik yang berasal dari lingkungan (Khaerana et al. 2008). Penggunaan temulawak dan kunyit dalam pengobatan berkaitan erat dengan senyawaan aktif yang dikandungnya, yaitu kurkuminoid. Dalam beberapa dasawarsa terakhir, telah dilakukan penelitian untuk menentukan aktivitas biologi dan farmakologi kurkuminoid. Beberapa aktivitasnya antara lain antiinflamatori, antioksidan, antidiabetes, antibakteri, antifungi, antiprotozoa, antivirus, antiborok, hipotensif, dan hipokolesteremik (Chattopadhyay 2004). Menurut Bisht et al. (2007) Dalam aktivitasnya sebagai antikanker, kurkumin menunjukkan potensi pada kebanyakan sel kanker manusia dan model karsinogenesis hewan.
Kurkumin, suatu senyawa polifenol hidrofobik yang berasal dari rimpang herba Curcuma longa dan C. xanthorrhiza (Gambar 1) memiliki kegunaan yang luas dalam bidang biologi dan farmakologi. Kurkuminoid komersial mengandung sekitar 77% diferuloilmetana (kurkumin), 17% demetoksikurkumin, dan 6%
a b
6
bisdemetoksikurkumin (Gambar 2) (Anand et al. 2007). Menurut Kertia et al.
(2005) pada rimpang temulawak tidak ditemukan bisdemetoksikurkumin. Kurkumin pertama kali diisolasi pada tahun 1815, diperoleh dalam bentuk kristal pada tahun 1870, dan diidentifikasi sebagai 1,6-heptadiena-3,5-dion-1,7-bis(4-hidroksi-3-metoksifenil)-(1E,6E) atau diferuloilmetana. Kerangka feruloilmetana dari kurkumin ditetapkan pada tahun 1910 oleh Lampe. Kurkumin adalah serbuk kuning-jingga yang tidak larut dalam air dan eter tetapi larut dalam etanol, DMSO, dan aseton. Kurkumin memiliki titik leleh 183°C, rumus molekul C21H20O6, dan bobot molekul 368,37 g/mol (Aggarwal et al. 2006). Sifat fisikokimia dari tiga jenis kurkuminoid tersebut disajikan pada Tabel 1.
HO R1
OH R2
OH O
Tabel 1. Sifat Fisikokimia Kurkuminoid*
Sifat Kimia Kurkumin Demetoksikurkumin Bisdemetoksikurkumin
Rumus molekul C21H20O6 C20H18O5 C19H16O4
Bobot molekul 368,385 338,395 308,333
Titik leleh 183°C 168°C 224°C
Kristal Jingga Jingga-kuning Kuning cerah
Kelarutan asam asetat glasial
Air, heksana Benzena, eter,
kloroform
Alkohol, aseton, asam asetat glasial
Air, heksana Benzena, eter,
kloroform
Alkohol, aseton, asam asetat glasial
Reaksi dengan basa
Warna merah Warna merah Warna merah
Reaksi dengan asam
Warna kuning cerah
Warna kuning cerah Warna kuning cerah
* (Parthasarathy et al. 2008)
R1 R2
Kurkumin OCH3 OCH3 Demetoksikurkumin H OCH3
Bisdemetoksikurkumin H H
7 Secara spektrofotometri, kurkumin memiliki serapan maksimum (Ȝmaks) dalam metanol pada 430 nm dan secara maksimal menyerap pada 415 sampai 420 nm dalam aseton dan larutan 1% kurkumin memiliki 1650 unit absorbansi. Kurkumin juga berwarna kuning cerah pada pH 2,5 sampai 7 dan berubah menjadi merah pada pH > 7 (Aggarwal et al. 2006). Intensitasnya juga berkurang ketika pelarut diubah dari netral ke kondisi sangat asam (pH < 1,5) atau ke basa (pH > 8). Hal ini menunjukkan bahwa sifat spektrum dan fotofisika dari kurkumin secara kuat dipengaruhi oleh pelarut, air, dan pH (Bong 2000).
Nanopartikel Lemak Padat
Nanopartikel didefinisikan sebagai partikel dengan ukuran 1 sampai 100 nm. Pada ukuran ini, sifat fisik, kimia, dan biologi nanopartikel berubah secara mendasar dari sifat individual atom/molekul dan bahan ruahnya. Karena skala ukurannya yang sangat kecil, nanopartikel memiliki luas permukaan per unit volume yang besar sekali, perbandingan atom dalam lapisan permukaan yang tinggi, dan kemampuan untuk menunjukkan efek kuantum. Faktor ini dapat meningkatkan rektivitas, kekuatan, sifat listrik, dan perilaku in vivo (Thassu et al.
2007; Nagarajan 2008). Nanopartikel dapat dibuat dari berbagai bahan kimia alami, yang paling umum adalah logam, oksida logam, keramik non-oksida, organik, karbon, dan biomolekul. Nanopartikel berada dalam berbagai morfologi berbeda seperti bola, silinder, platelet (pipih), tabung dan sebagainya (Nagarajan 2008).
8
dikarenakan biayanya yang tinggi dan kekurangannya dalam keamanan. Nanopartikel lemak padat muncul sebagai alternatif dalam mengatasi kekurangan tersebut (Kamble et al. 2010).
Nanopartikel lemak padat berbentuk padatan pada suhu ruang dan suhu tubuh dengan rata-rata diameter antara 50 dan 1000 nm (Parhi & Suresh 2010). Nanopartikel lemak padat terdiri atas bagian tengah lemak padat dengan senyawa bioktif yang menjadi bagian dari matriks lemak. Partikel distabilkan dengan lapisan surfaktan, yang bisa terdiri dari surfaktan tunggal atau campuran (Gambar 3). Secara umum, kegunaan dari nanopartikel lemak padat ini meningkatkan pengendalian pelepasan dan stabilitas bioaktif. Hal ini karena mobilitas bioaktif dapat dikendalikan dengan mengendalikan keadaan fisik matriks lemak. Partikel ini merupakan generasi terakhir sistem penghantaran pada industri farmasi yang menggabungkan kelebihan miniemulsi cair dan mikroemulsi, yaitu kecepatan disolusi yang tinggi dan permeabilitas senyawa aktif yang tinggi melewati saluran pencernaan (Weiss et al. 2008).
Nanopartikel lemak padat terbuat dari lemak padat, pengemulsi, dan air atau pelarut. Lemak yang digunakan antara lain trigliserida (tristearin), gliserida parsial (Imwitor), asam lemak (asam stearat, asam palmitat), steroid (kolesterol), dan lilin (setil palmitat). Pengemulsi tunggal atau gabungan digunakan untuk menstabilkan tebaran lemak. Gabungan pengemulsi dapat mencegah penggumpalan partikel secara lebih efisien (Mukherjee et al. 2009; Kamble et al. 2010). Keuntungan yang jelas dari nenopartikel lemak padat adalah matriks lemak yang terbuat dari lemak fisiologis dapat menurunkan bahaya dari toksisitas akut dan kronis (Mukherjee et al. 2009).
9 Jenis bahan penyalut (lemak padat) merupakan salah satu parameter kunci dalam mengendalikan sifat dan struktur nanopartikel lemak padat. Pertama, pemilihan bahan penyalut menentukan kondisi pada saat pembuatan nanopartikel lemak padat, misalnya suhu homogenisasi dan kecepatan pendinginan, dimana campuran lemak-bioaktif dihomogenisasi pada saat meleleh kemudian dipadatkan dengan cara didinginkan. Kedua, pemilihan lemak penyalut akan mempengaruhi kapasitas penyalutan untuk senyawa bioaktif tertentu. Struktur kristal yang dihasilkan memiliki daya muat (kapasitas) terbatas untuk menyalut senyawa lipofilik kedua. Ketiga, suhu kristalisasi bioaktif-lemak akan mempengaruhi struktur nanopartikel lemak padat yang dihasilkan. Sebaliknya, jika senyawa bioaktif memiliki suhu kristalisasi diatas titik leleh penyalut, campuran matriks kristal dapat terbentuk (Weiss et al. 2008).
10
Menurut Anton et al. (2008), proses mekanik menghasilkan emulsi nanometrik termasuk perubahan bentuk dan pengacauan partikel mikrometrik awal, diikuti dengan adsorpsi surfaktan pada antarmukanya untuk menjaga stabilitas sterik. Tantangan dari metode nanoemulsifikasi ini merupakan gabungan dari dua tahap tersebut, agar terjadi nanoemulsi yang optimum. Tiga kelompok peralatan utama yang biasa digunakan antara lain alat rotor/stator, alat berefisiensi tinggi (ultrasonik), dan homogenizer bertekanan tinggi. Radas jenis rotor/stator tidak memberikan dispersi yang baik dalam kaitannya dengan ukuran partikel dibandingkan dengan dua jenis peralatan lain. Nanoemulsi yang dihasilkan dengan ultrasonikasi secara umum berkaitan dengan mekanisme kavitasi (peronggaan). Efisiensi nanoemulsifikasi dengan ultrasonikasi bergantung pada komposisi emulsi dan daya/kekuatan alat. Penambahan surfaktan merupakan parameter penting untuk menurunkan ukuran partikel secara efisien. Ultrasonikasi menjadi cara paling terkenal untuk menghasilkan nanoemulsi dan nanopartikel untuk tujuan penelitian. Homogenizer bertekanan tinggi dirancang untuk memaksa makroemulsi untuk melewati celah-celah sempit, dengan memberikan tekanan tinggi. Fluida bergerak cepat mencapai kecepatan 300 m/detik. Gaya tubrukan dan kavitasi diterapkan pada volume yang sangat kecil dan menghasilkan partikel nanoemulsi.
11
Surfaktan memiliki peran tambahan yang sangat penting dalam mengendalikan proses kristalisasi nanopartikel lemak padat. Karena pada ukuran nanoemulsi induk yang kecil, sejumlah molekul lemak yang berinteraksi dengan gugus ekor pengemulsi hidrofobik cukup luas untuk mengatur proses kristalisasi. Selain itu, surfaktan dapat memperbaiki stabilitas kinetik struktur kristal yang dihasilkan (Weiss et al. 2008). Berbagai jenis pengemulsi telah digunakan untuk membuat nanopartikel lemak padat, termasuk fosfolipid, garam-garam empedu, poloksamer, dan surfaktan ionik dan anionik yang lain. Jenis pengemulsi yang digunakan tidak hanya mempengaruhi stabilitas fisik tebaran tapi juga mempengaruhi kristalisasi dan perilaku polimorf nanopartikel. Selama pembuatan, dispersi emulsi harus didinginkan dibawah suhu kristalisasi kritis lemak (dibawah titik lelehnya) (Bunjes et al. 2003). Konsentrasi pengemulsi berpengaruh terhadap ukuran partikel nanopartikel lemak padat. Rata-rata ukuran partikel menurun dengan meningkatnya konsentrasi penemulsi. Konsentrasi tinggi pengemulsi menurunkan tegangan permukaan dan memudahkan partisi partikel selama homogenisasi. Penurunan ukuran partikel berhubungan dengan peningkatan yang besar pada luas permukaan. Proses peliputan utama pada permukaan baru bersaing dengan penggumpalan permukaan lemak yang terbuka. Dispersi utama harus mengandung molekul pengemulsi berlebih, yang meliput permukaan baru dengan cepat (Menhert & Mader 2001).
Pada model larutan padat atau matriks homogen, obat terdispersi secara molekuler dalam matriks lemak ketika partikel dihasilkan dengan teknik homogenisasi dingin dan tidak menggunakan surfaktan. Pada model kulit diperkaya obat, inti lemak padat terbentuk ketika suhu rekristalisasi lemak
12
tercapai (Uner & Yener 2007). Model kulit diperkaya obat diperoleh ketika obat tepartisi ke fase air. ketika pendinginan, lemak mengendap terlebih dahulu membentuk inti lemak tanpa obat karena pemisahan fase. Pada waktu yang sama, obat terpartisi kembali pada fase cairan-lemak dan obat terkonsentrasi pada bagian luar kulit (Parhi & Suresh 2010). Sedangkan pada model inti diperkaya obat, pendinginan nanoemulsi menyebabkan penjenuhan obat yang terlarut dalam lemak cair pada atau mendekati kelarutan jenuhnya dan obat mengendap tepat sebelum rekristalisasi lemak (Uner & Yener 2007).
Ultrasonikasi
Ultrasonik merupakan bagian dari spektrum suara (sonic) dengan rentang frekuensi dari 20 kHz sampai 10 MHz dan secara kasar dapat dibagi dalam tiga daerah utama: frekuensi rendah/ultrasonik kekuatan tinggi (20–100 kHz), frekuensi menengah/ultrasonik kekuatan menengah (100 kHz–1 MHz), dan frekuensi tinggi/ultrasonik kekuatan rendah (1–10 MHz). Ultrasonik digunakan dalam berbagai aplikasi kedokteran, seperti pencitraan, analisis aliran darah, kedokteran gigi, sedot lemak, ablasi tumor, dan penghancuran batu ginjal. Rentang frekuensi dari 20 kHz sampai sekitar 1 MHz digunakan dalam bidang kimia (sonokimia), sedangkan frekuensi jauh diatas 1 MHz digunakan dalam bidang kedokteran (Schroeder et al. 2009).
13 ketiga adalah pecahnya gelembung yang terjadi ketika ukuran gelembung mencapai ukuran maksimum (Gedanken 2003). Pecahnya gelembung menghasilkan pemanasan lokal hebat dan tekanan tinggi yang berumur pendek. Spot kavitasi lokal ini dapat mencapai suhu 5000 K, tekanan 1000 atm, dan memiliki kecepatan pemanasan dan pendinginan 1010 K/detik. Kondisi ekstrem ini menyebabkan pecahnya ikatan kimia dan disebut teori Hot Spot (Gambar 5) (Suslick 2001; Gedanken 2003). Kavitasi dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya: frekuensi ultrasonik, suhu, tekanan, konsentrasi dan viskositas (Hielscher 2005). Hubungan antara frekuensi dengan energi dapat digambarkan dalam persamaan berikut:
=
λ
dengan E (densitas energi), I (intensitas ultrasonik), λ (panjang gelombang) dan f
(frekuensi ultrasonik).
Ketika kavitasi terjadi dalam larutan berair yang diperkaya molekul aktif permukaan (surfaktan), surfaktan terakumulasi pada antarmuka gas-cairan pada gelembung kavitasi, dengan demikian menurunkan tegangan permukaan gelembung. Tegangan permukaan lebih rendah berimbas pada naiknya kecepatan pembentukan gelembung. Akan tetapi, gelembung ini kurang stabil dan pecah pada ukuran yang relatif lebih kecil daripada gelembung dalam larutan berair tanpa surfaktan (Schroeder et al. 2009).
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini antara lain rimpang temulawak dari Balai Penelitian Tanaman Obat dan Aromatik (BALITTRO) dengan kadar air 18,48% dab ukuran 40 mesh (Lampiran 2), kurkuminoid (Merck), asam palmitat (Merck), poloksamer 188 (BASF), air deionisasi, etanol, n-heksana. Sedangkan alat yang digunakan adalah pengaduk magnet, homogenizer (Ultra Turrax T18),
ultrasonic processor (130 Watt 20 kHz, Cole-Parmer), mikrosentrifusa (MIKRO 200R, Hettich Zentrifugen), kromatografi cairan kinerja tinggi (HPLC, Hitachi), turbidimeter (2100P), spektrofotometer UV-Vis (UV-1700 Pharmaspec), particle size analyzer (Delsa NanoC, Beckman Coulter), FTIR (Tensor 37, Bruker), difraksi sinar X (PW1710, Philips).
Metode Penelitian Isolasi Kurkuminoid
Isolasi kurkuminoid berdasarkan metode Sutrisno et al. (2008) dengan modifikasi. Serbuk rimpang temulawak kering sebanyak 0,5 kg diekstraksi secara maserasi dengan etanol hasil dua kali distilasi selama 48 jam. Ekstrak disaring dan filtratnya dikumpulkan dalam labu ekstraksi. Residu diekstraksi ulang secara Soxhlet dengan etanol. Ekstraksi Soxhlet dihentikan setelah pelarut tidak berwarna. Ekstrak etanol (hasil maserasi dan Soxhlet) diekstraksi cair-cair dengan n-heksana (1:1). Fraksi etanol kemudian dipekatkan dengan penguap putar.
Analisis Kurkuminoid dengan HPLC
16
dalam B pada menit 0–15. Kemudian 65–45% C dalam B pada menit 15–20, dengan A tetap pada 5% (Jayaprakasha et al. 2002).
Pembuatan Nanopartikel Kurkuminoid Tersalut Asam Palmitat
Fase lemak terdiri atas 1%(b/v) asam palmitat dan 1%(b/v) kurkuminoid yang dipanaskan pada suhu 75˚C sambil diaduk. Fase berair terdiri atas 0,5%(b/v) poloksamer 188 dan air deionisasi yang dipanaskan pada suhu yang sama (75˚C) dengan fase lemak. Fase lemak didispersikan ke dalam fase berair sambil diaduk. Emulsi yang dihasilkan kemudian dihomogenisasi dengan kecepatan 13.500 rpm selama 1 menit, selanjutnya diultrasonikasi dengan amplitudo 30 dan 40 % selama 10–30 menit. Kurkuminoid-SLN yang diperoleh didinginkan pada suhu ruang dengan cara ditempatkan pada penangas air sehingga dihasilkan kurkuminoid-SLN dalam bentuk emulsi (Yadav et al. 2008; Esposito et al. 2008). Emulsi yang diperoleh diukur turbiditasnya. Selanjutnya dipilih formula dengan turbiditas terkecil untuk ditentukan pengaruh waktu ultrasonikasi terhadap turbiditas emulsi.
Efisiensi Penjerapan (Yadav et al. 2008)
Kurkuminoid-SLN yang dihasilkan disentrifugasi dengan kecepatan 14.000 rpm (18,626 ×G) pada suhu 4°C selama 40 menit dan supernatannya didekantasi. Residunya dicuci dengan metanol untuk mengekstraksi kurkuminoid yang terjerap dan disentrifugasi kembali. Serapan supernatan metanol diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 425 nm. Efisiensi penjerapan dihitung dengan persamaan:
Efisiensi penjerapan = × %
Konsentrasi kurkuminoid terjerap diperoleh melalui perhitungan dengan menggunakan persamaan regresi linear dari deret standar kurkuminoid.
Pencirian Struktur
17 FTIR dan XRD setelah sebelumnya dikeringkan dengan freeze-drying (Subedi et al. 2009).
Ukuran Partikel
Emulsi kurkuminoid-SLN yang dihasilkan diukur turbiditasnya. Selanjutnya ukuran partikelnya ditentukan dengan menggunakan particle size analyzer
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ekstrak Rimpang Temulawak dan Hasil Pencirian Kurkuminoid
Ekstak kurkuminoid diperoleh dengan mengekstraksi 1 kg serbuk temulawak dengan metode maserasi menggunakan pelarut etanol selama 48 jam. Residu hasil maserasi diekstraksi kembali dengan metode Soxhlet menggunakan pelarut etanol sampai pelarut tidak berwarna. Selanjutnya, ekstrak etanol dari kedua metode ekstraksi tersebut diekstraksi cair-cair menggunakan pelarut heksana untuk menghilangkan minyak atsiri (Jayaprakasha et al. 2002). Fraksi etanol selanjutnya dipekatkan dengan penguap putar dan pelarut etanol dihilangkan dengan pengeringan beku (freeze-drying). Hasil ekstraksi diperoleh rendemen ekstrak sebesar 7,62% (Lampiran 2) dalam bentuk pasta.
Analisis HPLC dilakukan untuk memastikan komponen utama yang terkandung pada ekstrak etanol rimpang temulawak adalah kurkuminoid, yang menunjukkan bahwa ekstraksi sudah dilakukan dengan baik. Standar kurkuminoid yang digunakan adalah standar kurkuminoid komersial yang diisolasi dari rimpang kunyit (Curcuma longa) yang memiliki tiga komponen utama dengan waktu retensi (Rt) 7,853 menit, 8,460 menit, dan 9,090 menit. Menurut Jayaprakasha et al. (2002) bahwa ketiga puncak tersebut diidentifikasi secara berturut-turut sebagai bisdemetoksikurkumin, demetoksikurkumin, dan kurkumin. Kromatogran HPLC (Gambar 6) memperlihatkan bahwa terdapat dua puncak utama pada sampel dengan waktu retensi 8,423 dan 9,050 menit, juga terdapat satu puncak dengan luas yang jauh lebih kecil dan memiliki waktu retensi 7,817 menit. Hasil analisis HPLC menunjukkan bahwa komponen utama ekstrak etanol sampel adalah kurkumin dan demetoksikurkumin serta sedikit bisdemetoksikurkumin. Hasil ini berbeda dengan yang dikemukakan Kertia et al.
20
Analisis FTIR dimaksudkan untuk melihat karakteristik gugus fungsi suatu senyawa. Secara umum, spektrum FTIR dapat dibagi ke dalam empat daerah dan gugus fungsi dapat ditentukan berdasarkan lokasi spektrumnya. Keempat daerah tersebut antara lain daerah regangan X-H (4000–2500 cm-1), daerah ikatan rangkap tiga (2500–2000 cm-1), daerah ikatan rangkap dua (2000–1500 cm-1), dan daerah sidik jari (1500–600 cm-1) (Stuart 2004). Menurut Naama et al. (2010) spektrum FTIR kurkuminoid memiliki puncak-puncak spesifik pada bilangan gelombang 3200–3400 cm-1 (regangan O-H), 1420 cm-1 (regangan C=C aromatik), 1500 cm-1 (regangan C=C olefin), 1618 cm-1 (regangan C=O), dan regangan C=C-H aromatik pada bilangan gelombang 700, 720, dan 810 cm-1.
Gambar 6. Kromatogram HPLC (a) standar kurkuminoid dan (b) ekstrak etanol l
a
b
Gambar 7. Spektrum FTIR Standar Kurkuminoid dan Ekstrak Etanol Sampel. Bilangan Gelombang (cm-1)
Transmitan
21 Perbedaan spektrum FTIR standar kurkuminoid dengan ekstrak etanol sampel (Gambar 7; Tabel 2) adalah puncak regangan O-H ekstrak etanol sampel memiliki intensitas transmitan yang lebih besar, hal tersebut karena adanya ikatan hidrogen antar molekul dan masih terdapatnya pelarut pada ekstrak tersebut. Adanya pelarut pada ekstrak etanol sampel juga ditunjukkan oleh puncak pada bilangan gelombang 1010 cm-1 yang merupakan puncak regangan C–O alkohol primer.
Tabel 2. Puncak-puncak spesifik ekstrak etanol sampel
Gugus fungsi
Bilangan gelombang (cm-1) Ekstrak etanol
temulawak
Silverstein et al.
(2005) Regangan O-H 3600 – 3100 3550 – 3200 Regangan C-H aromatik 3000 3100 – 3000 Regangan C-H metil 2980 – 2840 2962 – 2872 Nada lipat aromatik 2000 – 1667 200 – 1650 Regangan C=C-C=C diena
terkonjugasi
1650 1650 – 1600 Regangan C=O (tautomerisasi
keto-enol)
1650 – 1600 1640 – 1580
Regangan C=C aromatik 1608, 1508, 1448 1605, 1497, 1466 Regangan C-O-C tak simetrik
alkil aril eter
1275 1275 – 1200
Uluran dan regangan C-CO-C 1172 1300 – 1100 Regangan C-O alkohol primer 1010 1050 Tekukan C-H olefin keluar
bidang
980 992
Tekukan C-H aromatik keluar bidang
808 dan 750 900 - 675
Nanopartikel Kurkuminoid Tersalut Lemak Padat
22
emulsi keruh dengan warna kuning cerah (Gambar 8). Formulasi dilakukan pada suhu 75˚C, yaitu ± 10˚C di atas titik leleh asam palmitat (63˚C) dimana fase lemak berada pada kondisi cair ketika didispersikan ke dalam fase berair sehingga lemak cair akan terdispersi dalam bentuk tetesan-tetesan kecil pada fase berair yang distabilkan oleh pengemulsi. Pendinginan emulsi dimaksudkan agar tetesan-tetesan lemak yang terdispersi pada fase cair dapat sesegera mungkin mengkristal dengan ukuran partikel kecil sebelum tetesan-tetesan tersebut menggumpal kembali menjadi tetesan-tetesan yang lebih besar (Anton et al. 2008).
Emulsi selanjutnya diultrasonikasi berdasarkan ragam intensitas dan waktu untuk mengetahui kondisi ultrasonikasi terbaik yang dapat menghasilkan nanopartikel yang seragam. Ultrasonikasi tahap I digunakan 6 ragam kondisi ultrasonikasi (Tabel 3) dan kondisi A dengan kondisi ultrasonikasi sesuai penelitian Yadav et al. 2008. Emulsi diultrasonikasi dengan volume 25 mL pada gelas piala 50 mL dan selanjutnya didinginkan pada lemari pendingin. Metode ultrasonikasi bertujuan untuk memecah partikel dalam emulsi menjadi partikel yang lebih kecil.
Menurut Hielscher (2005), ketika gelombang ultrasonik digunakan untuk mengecilkan ukuran partikel, aliran cairan berkecepatan sangat tinggi yang dihasilkan dari kavitasi akustik akan membuat partikel-partikel bertubrukan satu sama lain pada kecepatan lebih tinggi dari 1000 km/jam. Hal tersebut merusak gaya van der Waals bahkan ikatan utama dalam partikel. Partikel besar mengalami pengikisan atau pengecilan ukuran. Kondisi tersebut juga terjadi pada partikel lemak padat yang menyalut kurkuminoid, sehingga ukuran partikel lemak padat
24
Pemaparan intensitas ultrasonik yang lama merupakan penyebab terjadinya depolimerisasi pada sebagian besar polimer dalam larutan, bahkan dapat merusak ikatan karbon-karbon. Intensitas ultrasonik yang tinggi sebagai akibat dari penggunaan amplitudo yang tinggi pula, karena intensitas ultrasonik berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo (Mason & Lorimer 2002). Poloksamer 188 (HO(CH2CH2O)80(CH2CH(CH3)O)27(CH2CH2O)80H) merupakan kopolimer polioksietilen-polioksipropilen nonionik yang digunakan sebagai pengemulsi pada industri farmasi. Rantai polioksietilen bersifat hidrofilik, sementara rantai polioksipropilen bersifat hidrofobik (Rowe et al. 2009). Ketika gelombang ultrasonik merambat dengan amplitudo tinggi, akan menghasilkan gelembung kavitasi dengan cukup besar dan menghasilkan energi yang cukup tinggi untuk merusak ikatan karbon-karbon pada struktur inti polimer. Berdasarkan data hasil ultrasonikasi tahap I (Tabel 3), maka dilakukan ultrasonikasi tahap II pada kondisi dengan amplitudo lebih rendah dan waktu yang lebih lama (Tabel 4). Hasil ultrasonikasi tahap II (Tabel 4) menunjukkan tiga kondisi ultrasonikasi yang menghasilkan emulsi yang stabil, yaitu A30T40, A20T60, dan A20T120.
Tabel 4. Kondisi emulsi hasil ultrasonikasi tahap II
Kondisi
* Tidak stabil: menggumpal
Pencirian Nanopartikel Lemak Padat Analisis Ukuran Partikel
25
microscopy (AFM), dan scanning tunneling microscopy (STM). Teknik mikroskop elektron (TEM dan SEM) dan AFM memberikan pengamatan dan pencirian fisik nanopartikel secara langsung. Ketiga teknik tersebut (TEM, SEM, dan AFM) memberikan gambaran visual mengenai bentuk partikel yang diamati. PCS merupakan teknik terbaik untuk pengukuran rutin ukuran partikel. PCS (yang juga dikenal dengan dynamic light scattering) mengukur fluktuasi intensitas sinar yang dihamburkan yang disebabkan oleh pergerakan partikel pada skala waktu mikrodetik. Metode ini mencakup rentang ukuran dari beberapa nanometer sampai 3 mikrometer. Partikel-partikel lebih kecil menyebabkan penghamburan yang lebih kuat pada sudut besar dibandingkan dengan partikel lebih besar. Keuntungan dari metode ini adalah analisis yang cepat, tidak memerlukan kalibarsi, dan peka terhadap partikel submikron (Menhert & Mader 2001). Terdapat dua metode PCS, yaitu metode basah yang menggunakan media pendispersi untuk mendispersikan material uji dan metode kering yang memanfaatkan udara atau aliran udara untuk melarutkan partikel dan membawanya ke zona pemayaran.
Partikel dalam emulsi hasil ketiga kondisi ultrasonikasi (A30T40, A20T60, dan A20T120) ditentukan dengan metode PCS (Lampiran 5) untuk mengetahui ukuran rata-rata dengan menggunakan alat particle size analyzer Delsa NanoC (Beckman Coulter) yang dapat mengukur partikel dengan rentang 0,6 nm hingga 7 ȝm. Kondisi ultrasonikasi mempengaruhi ukuran partikel yang dihasilkan. Energi ultrasonikasi yang semakin tinggi menghasilkan rata-rata ukuran partikel yang semain kecil dengan distribusi yang semakin sempit. Agar energi ultrasonikasi yang tinggi tidak merusak kestabilan emulsi, maka energi ultrasonikasi tersebut harus dicapai melalui pengaplikasian intensitas (amplitudo) yang relatif rendah. Sebagai akibatnya, diperlukan waktu yang relatif lama. Penggunaan amplitudo yang tinggi dapat memicu terbentuknya gelembung kavitasi yang besar sehingga menghasilkan energi yang besar pula.
26
mencapai ukuran mikrometer dan juga waktu homogenisasi yang sebentar (1 menit). Ukuran partikel hasil penelitian ini jauh lebih kecil dibandingkan dengan nanopartikel lemak padat yang dihasilkan oleh Yadav et al. (2008), yaitu 131±2,22 ȝm dengan menggunakan metode yang sama (ultrasonikasi) tetapi waktu yang lebih pendek. Ukuran partikel dalam rantang mikrometer yang dihasilkan Yadav et al. (2008) diduga karena energi ultrasonikasi yang diaplikasikan tidak cukup besar untuk memecah ukuran partikel lemak padat dalam emulsi. Kakkar et al. (2011) membuat nanopartikel kurkumin tersalut gliseril behenat dengan teknik mikroemulsifikasi dan ukuran partikel yang dihasilkan adalah 134,6±15,4 nm. Komposisi pengemulsi (polisorbat 80) yang lebih besar (45,45%) dan penggunaan emulsi tambahan (soya lesitin) menyebabkan nanopartikel yang dihasilkan lebih kecil. Hal tersebut terjadi karena jumlah pengemulsi yang lebih banyak dapat lebih mencegah terjadinya agregasi kembali antara partikel-partikel yang pecah setelah ultrasonikasi.
Tabel 5. Distribusi ukuran partikel Kondisi
Ultrasonikasi
Kisaran Ukuran Partikel
Rata-rata Ukuran
Partikel (nm) Indeks Polidispersitas (nm) (Rata-rata±SD)
A30 T40 79,0–1627,9 255,8±207,0 0,270 A20 T60 191,3–1033,1 252,3±69,4 0,280 A20 T120* 48,6–978,5 199,0±99,6 0,296
* tiga kali pengukuran
27
Analisis FTIR
Spektroskopi infra merah (IR) merupakan cara yang berguna untuk menyelidiki sifat struktur nanopartikel lemak padat. Melalui metode ini dapat diketahui apakah ada perbedaan gugus fungsi karakteristik bahan baku dengan produk nanopartikel yang dihasilkan. Analisis FTIR dilakukan tehadap semua bahan baku (asam palmitat, kukuminoid, dan poloksamer 188) dan paroduk nanopartikel. Spektrum FTIR produk nanopartikel diharapkan merupakan gabungan dari spektrum FTIR bahan baku.
Hasil analisis FTIR terlihat bahwa nanopartikel lemak padat (Gambar 10d) memiliki pita lebar pada bilangan gelombang 3550–3200 cm-1 terjadi karena adanya ikatan hidogen antarmolekul yang berasal dari kurkuminoid dan poloksamer 188 (Gambar 10a dan 10c). Berkurangnya intensitas pita lebar tersebut diduga karena komposisi kurkuminoid yang kecil dalam produk nanopartikel lemak padat. Uluran lebar O-H (3300–2500 cm-1) berasal dari asam palmitat (Gambar 10b) yang berada dalam bentuk dimer. Sementara itu, uluran pada bilangan gelombang 3000 cm-1 (regangan C-H aromatik) dari kurkuminoid dan 2980–2840 cm-1 (regangan C-H metil) dari semua bahan baku. Puncak kuat pada 1700 cm-1 merupakan uluran C=O dimer asam karboksilat dari asam palmitat. Puncak 1608 dan 1508 cm-1 (regangan C=C aromatik) berasal dari kurkuminoid. Pita guntingan CH2 dari poloksamer 188 pada bilangan gelombang 1465 cm-1 terlihat pada spektrum FTIR nanopartikel lemak padat.
28
Tabel 6. Puncak-puncak Spesifik Nanopartikel Kurkuminoid Tersalu Lemak Padat
Gugus fungsi
Bilangan Gelombang (cm-1)
Asal
Kurkuminoid-SLN
Silverstein et al. (2005) Ikatan hidrogen
antarmolekul
3600–3150 3550–3200 Kurkuminoid Poloksamer 188 Uluran lebar O-H 3400–2500 3300–2500 Asam palmitat dalam
bentuk dimer Gambar 10. Spektrum FTIR (a) kurkuminoid, (b) asam palmitat, (c) polokamer
188, dan (d) nanopartikel kurkuminoid tersalut lemak padat.
(a)
(b)
(c)
29 Berdasarkan analisis FTIR dapat diketahui bahwa puncak-puncak spesifik pada spektrum nanopartikel lemak padat merupakan refleksi dari puncak-puncak spesifik bahan baku dan tidak terjadi pergeseran bilangan gelombang yang berarti. Hal itu menunjukkan bahwa hanya terjadi interaksi fisika diantara bahan baku. Kurkuminoid tersalut dalam partikel-partikel lemak padat dalam ukuran nanometer dan distabilkan oleh poloksamer 188.
Analisis Difraksi Sinar X (XRD)
Salah satu parameter penting yang dalam pembuatan nanopartikel lemak padat adalah kristalinitas produk lemak padat, karena parameter ini berkaitan erat dengan penyalutan lemak dan kecepatan pelepasan zat aktif. Difraksi sinar X digunakan secara luas untuk menyelidiki keadaan partikel lemak dan memungkinkan untuk menilai tinggi rendahnya kisi lemak (Menhert & Mader 2001). Selama proses formulasi, lemak padat dilelehkan untuk kemudian didinginkan agar menghasilkan partikel lemak padat dengan ukuran yang kecil.
30
Efisiensi Penjerapan
Suatu sistem penghantaran obat harus memiliki kapasitas pemuatan obat yang tinggi dan bertahan lama. Kapasitas pemuatan obat (efisiensi penjerapan) pada umumnya dinyatakan dalam persen obat yang terjerap dalam fase lemak terhadap obat yang ditambahkan (Parhi & Suresh 2010). Ada dua metode untuk menghitung efisiensi penjerapan (EP), yaitu metode langsung dengan cara mengukur jumlah obat yang terjerap dalam fase lemak dan metode tidak langsung dengan cara mengukur jumlah obat yang tidak terjerap dalam fase lemak. Pada penelitian ini, EP dihitung dengan metode langsung, yaitu dengan mengekstraksi kurkuminoid yang terjerap dalam matriks lemak menggunakan metanol setelah
Gambar 11. Difraktogram sinar X (a) kurkuminoid, (b) asam palmitat, dam (c) nanopartikel kurkuminoid tersalut lemak padat
(a)
(b)
31 lemak padat dipisahkan dari medium pendispersi dengan sentrifugasi. Konsentrasi kurkuminoid selanjutnya ditentukan dengan metode spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang maksimum kurkuminoid (424,8 nm) (Lampiran 6). Penentuan EP kurkuminoid dalam nanopartikel lemak padat diketahui sebesar 0,80% (Tabel 7) sangat jauh dibawah nilai yang diharapkan (lebih besar dari 60%). Hasil tersebut dikarenakan jumlah kurkuminoid yang ditambahkan ketika formulasi terlalu besar, yaitu dengan perbandingan 1 : 1 (asam palitat : kurkuminoid) atau komposisi kurkuminoid 50% dari fase lemak. Komposisi yang digunakan pada penelitian ini berdasarkan penelitian Yadav et al. (2008) yang melakukan formulasi mikropartikel kurkumin tersalut asam palmitat dengan efisiensi penjerapan 74,58%. Tingginya EP pada penelitian Yadav et al. (2008) karena partikel lemak padat yang dihasilkan memiliki ukuran dalam kisaran mikropartikel (131 ȝm) sehingga memiliki volume yang jauh lebih besar yang memungkinkan kapasitas penyalutan yang lebih besar pula.
Nilai EP bergantung pada seberapa besar zat aktif yang ditambahkan pada saat pembuatan nanopartikel lemak padat, karena merupakan perbandingan jumlah zat aktif yang terjerap dengan yang ditambahkan. Penelitian Abdelbary & Fahmy (2009) mengenai desain dan pencirian nanopartikel diazepam tersalut nanopartikel lemak padat memperoleh hasil terbaik dengan komposisi diazepam 5% dari fase lemak dengan nilai EP 88,7%. Komposisi zat aktif yang digunakan pada penelitan tersebut jauh lebih kecil dibandingkan komposisi zat aktif pada penelitian Yadav et al. (2008) yang menjadi acuan pada penelitian ini.
32
warna emulsi yang dihasilkan (Gambar 12). Warna kuning pada emulsi formula I lebih pekat dibandingkan formula II dan formula III.
Tabel 7. Efisiensi Penjerapan
Formula Komposisi (gram) Efisiensi Penjerapan (%) Asam palmitat kurkuminoid
I 1 1,00 0,80
II 1 0,10 77,65
III 1 0,01 86,85
Selain komposisi kurkuminoid dan pengemulsi, EP juga dipengaruhi oleh kelarutan zat aktif dalam lemak cair (Parhi & Suresh 2010). Ketika fase lemak (lemak cair dan zat aktif) didispersikan ke dalam fase berair (air dan pengemulsi) dengan metode homogenisasi, fase lemak akan terdispersi dalam bentuk tetesan-tetesan kecil. Apabila zat aktif tidak larut sempurna dalam lemak cair, maka sebagian zat aktif akan terlepas dari matriks lemak dan terlarut dalam media pendispersi yang distabilkan oleh pengemulsi. Hal inilah yang terjadi pada formula I dan II, sehingga emulsi terlihat berwarna kuning yang disebabkan oleh kurkuminoid yang terdapat pada media pendispersi. Untuk itu, pemilihan lemak padat yang sesuai untuk melarutkan zat aktif sangat penting dalam pembuatan nanopartikel lemak padat. Kelarutan zat aktif dalam lemak cair juga dapat ditingkatkan dengan penambahan surfaktan sebagai zat peningkat kelarutan (solubilizer agent). Berbeda dengan formula I dan II, warna emulsi formula III cenderung berwarna putih. Hal itu terjadi karena kurkuminoid yang ditambahkan hampir semuanya tersalut dalam matriks lemak. Akan tetapi, formula II memiliki jumlah kurkuminoid terjerap yang paling besar, yaitu 77,65% dari 0,1 gram kurkuminoid yang ditambahkan saat formulasi.
a b c
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Ekstrak etanol rimpang temulawak yang digunakan pada penelitian ini mengandung kurkuminoid dengan komposisi kurkumin 65%, demetoksikurkumin 28%, dan demetoksikurkumin 3%. Metode homogenisasi dan ultrasonikasi telah berhasil digunakan untuk untuk pembuatan nanopartikel kurkuminoid tersalut lemak padat dengan kondisi ultrasonikasi terbaik adalah amplitudo 20% dan waktu 120 menit. Kondisi ultrasonikasi tersebut menghasilkan partikel dengan ukuran 199,03±67,62 nm dan nilai indeks polidispersitas 0,296 yang menandakan partikel yang dihasilkan memilki ukuran yang seragam. Spektrum FTIR nanopartikel lemak padat merupakan gabungan puncak-puncak spesifik kurkuminoid, asam palmitat, dan poloksamer 188 yang menunjukkan hanya terjadi interaksi fisika di antara bahan baku. Difraktogram sinar X nanopartikel lemak padat memiliki pola yang sama dengan difraktogram asam palmitat yang menandakan bahwa rekristalisasi lemak padat terjadi dengan baik. Nanopartikel lemak padat dengan komposisi bahan baku (asam palmtat : kurkuminoid) 1 : 0,1 dan 1 : 0,01 memiliki nilai efisiensi penjerapan secara burturut-turut 78% dan 87%. Formula II memiliki jumlah kurkuminoid terjerap yang paling besar, yaitu 77,65% dari 0,1 gram dari kurkuminoid yang ditambahkan saat formulasi.
Saran
DAFTAR PUSTAKA
Abdelbary G, Fahmy RH. 2009. Diazepam-Loaded Solid Lipid Nanoparticles: Design and Characterization. AAPS PharmSciTech. 10:211–219.
Aggarwal BB, Bhatt ID, Ichikawa H, Ahn KS, Sethi G, Sandur SK, Natarajan C, Seeram N, Shishodia S. 2006. Turmeric: the Genus Curcuma. New York: Taylor and Francis.
Anand P, Kunnumakkara AB, Newman RA, Aggarwal BB. 2007. Bioavailability of Curcumin: Problems and Promises. Molecular Pharmaceutics 4:807–818. Anton N, Benoit JP, Saulnier P. 2008. Design and Production of Nanoparticles Formulated From Nano-emulsion Templates – A Review. Journal of Controlled Release 128: 185–199.
Bisht S, Feldmann G, Soni S, Ravi R, Karikar C, Maitra A, Maitra A. 2007. Polymeric nanoparticle-encapsulated curcumin (nanocurcumin): a novel strategy for human cancer theraphy. Journal of Nanobiotechnology 5:1–18. Bisht S, Khan MA, Bekhit M, Bai H, Cornish T, Mizuma M, Rudek MA, Zhao M,
Maitra A, Ray B, Maitra A, Anders RA. 2011. A Polymeric Nanoparticle Formulation of Curcumin (NanoCurcTM) Ameliorates CCl4-induced Hepatic Injury and Fibrosis through Reduction of Pro-inflammatory Cytokines and Stellate Cell Activation. Laboratory Investigation : 1 – 13.
Bong PH. 2000. Spectral and Phophysical Behaviors of Curcumin and Curcuminoids. Bull. Korean Chem. 21:81–86.
Bunjes H, Koch MHJ, Westesen K. 2003. Influence of Emulsifier on the Crystallization of Solid Lipid Nanoparticles. Journal of Pharmaceutical Science 92:1509.
Chattopadhyay I, Biswas K, Bandyopadhyay U, Banerjee RK. 2004. Turmeric and Curcumin: Biological Action and Medicinal Application. Current Science 87:44–53.
Chearwae W, Wu CP, Chu HY, Lee TR, Ambudkar SV, Limtrakul P. 2006. Curcuminoids Purified from Turmeric Powder Modulate the Function of Human Multidrug Resistance Protein 1 (ABCC1). Cancer Chemoter Pharmacol 57:376–388.
Duke JA, Bogenschutz-Godwin MJ, duCellier J. 2003. CRC Handbook of Medicinal Spices. London: CRC Press.
36
as Delivery Systems for Bromocriptine. Pharmachetical Research 25:1521– 1530.
Gedanken A. 2003. Sonochemistry and its application in material science. Current Science 85:1720–1722.
Hielscher T. 2005. Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions.http://www.hielscher.com [25 okt 2010].
Jayaprakasha GK, Rao LJM, Sakariah KK. 2002. Improved HPLC Method for the Determination of Curcumin, Demethoxycurcumin, and bisdemethoxycurcumin. Journal of Agricultural and Food Chemistry 50: 3668–3672.
Kakkar V, Singh S, Singla D, Kaur IP. 2011. Exploring solid lipid nanoparticles to enhance the oral bioavailability od curcumin. Mol. Nutr. Food Res. 55: 495–503.
Kamble VA, Jagdale DM, Kadan VJ. 2010. Solid Lipid Nanoparticles As Drug Delivery System. International Journal of Pharma and Bio Sciences 1:1–9. Kertia N, Sudarsono, Imono AD, Mufrod, Catur E, Rahardjo P, Asdie AH. 2005.
Pengaruh pemberian kombinasi minyak atsiri temulawak dan ekstrak kunyit dibandingkan dengan piroksikam terhadap angka leukosit cairan sendi penderita dengan osteoartritis lutut . Majalah Farmasi Indonesia 16: 155– 161.
Khaerana, Ghulamahdi M, Purwakusumah ED. 2008. Pengaruh Cekaman Kekeringan dan Umur Panen Terhadap Pertumbuhan dan Kandungan Xanthorrhizol Temulawak. Buletin Agronomi 36: 241–247.
Khuwijitjaru P, Adachi S, Matsuno R. 2002. Solubility of Saturated Fatty Acids in Water at Elevated Temperatures. Biosci. Biotechnol. Biochem. 66: 1723– 1726.
Mason TJ, Lorimer JP. 2002. Applied Sonochemistry: The Uses of Power Ultrasound in Chemistry and Processing. Weinheim: Wiley-VCH.
Menhert W, Mader K. 2001. Solid lipid nanoparticles Production, characterization, and applications. Advanced Drug Delivery Reviews
47:165–196.
Mukherjee S, Ray S, Thakur RS. 2009. Solid Lipid Nanoparticles: A Modern Formulation Approach in Drug Delivery System. Indian J. Pharm. Sci.
71:349–358.
37 Nagarajan R. 2008. Nanoparticles: Building Blocks of Nanotechnology. Di dalam: Nagarajan R & Hatton TA, editor. Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Passivation, and Functionalization. Proceedings of the Symposium at the 233rd Meeting on the American Chemical Society; Chicago, 25–29 Maret 2007. Washington: American Chemical Society. hlm. 2–15.
Pang X, Cui F, Tian J, Chen J, Zhou J, Zhou W. 2009. Preparation and Characterization of Magnetic Solod Lipid Nanoparticles Loaded with Ibuprofen. Asian Journal of Pharmaceutical Science 4:132–137.
Parhi R, Suresh P. 2010. Production of Solid Lipid Nanoparticles-Drug Loading and Release Mechenism. Journal of Chemical and Pharmacheutical Research 2:211–227.
Parthasarathy VA, Chempakam B, Zachariah TJ. 2008. Chemistry of Spices.
Oxford: CABI.
Pushpendra J, Amit M, Yadav SK, Patil UK, Baghel US. 2009. Formulation Development and Cheracterization of Solid Lipid Nanoparticles Containing Nimesulide. International Journal of Drug Delivery Technology 1:24–27. Rowe RC, Sheskey PJ, Quinn ME. 2009. Handbook of Pharmaceutical
Excipients. 6th Edition. London: Pharmaceutical Press.
Silverstein RM, Webster FX, Kiemle DJ. 2005. Spectrometric Identification of Organic Compounds. 7th Edition. New Jersey: John Wiley & Sons.
Schroeder A, Kost J, Barenholz Y. 2009. Ultrasound, liposomes, and drug delivery: principles for using ultrasound to control the release of drugs from liposomes. Chemistry and Physics of Lipids 162:1–16.
Stuart B. 2004. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications.
Chichester: John Wiley & Sons.
Subedi RK, Kang KW, Choi HK. 2009. Preparation and characterization of solid lipid nanoparticles loaded with doxorubicin. European Journal of Pharmaceutical Science 37:508–513.
Sundar S, Kundu J, Kundu SC. 2010. Biopolymeric Nanoparticles. Science and Technology of Advanced Materials 11:1–13.
Suslick KS, 2001. Sonoluminescence and Sonochemistry in Encyclopedia of Physical Science and Technology. San Diego: Academic Press.
38
Bogor: Biopharmaca Research Center Bogor Agricultural University. hlm. 225–230.
Thassu D, Pathak Y, Deleers M. 2007. Nanoparticulate Drug-Delivery System. New York: Informa.
Uner M, Yener G. 2007. Importance of Solid Lipid Nanoparticles (SLN) in Various Administration Routes and Future Perspective. International Journal of Nanomedicine 2:289–300.
Wang X, Jiang Y, Wang YW, Huang MT, Ho CT, Huang Q. 2008. Enhanching anti-imflammation activity of curcumin through O/W nanoemulsion. Food Chemistry 108: 419–424.
Weiss J, Decker EA, McClements DJ, Kristbergsson K, Helgason T, Awad T. 2008. Solid Lipid Nanoparticles as Delivery Systems for Biactive Food Components. Food Biophysics 3:146–154.
Yadav V, Vinay P, Sarasija S, Yadav S. 2008. Curcumin Loaded Palmitic Acid Microparticles. InPharm Communique 1:15–18.
Yen FL, Wu TH, Lin LT, Cham TM, Lin CC. 2008. Nanoparticles formulation of
Cucuta chinensis prevents acetaminophen-induced hepatotoxicity in rats.
41 Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian
Serbuk temulawak kering
Kurkuminoid
• Maserasi dengan etanol
selama 48 jam
• Disaring
Lemak padat
• Dicampurkan pada suhu 75˚C (1:1)
• Dicampurkan dengan larutan
surfaktan pada suhu yang sama,
• Homogenisasi (13500 rpm, 1
menit)
• Ultrasonikasi (20 dan 30 W/cm2)
selama 30–60 menit
• Didinginkan pada suhu ruang
(penangas air)
Filtrat Residu
Fraksi Etanol
Nanopartikel kurkuminoid tersalut asam palmitat
freeze-drying
Turbiditas Residu
42
Lampiran 2 Penentuan Kadar Air dan Rendemen Ekstraksi
Kadar Air Sampel
Ulangan
Bobot Cawan
Bobot Cawan + Sampel
Basah
Bobot Cawan + Sampel
Kering
Bobot Sampel
Basah
Bobot Sampel Kering
Kadar Air
(gram) (gram) (gram) (gram) (gram) (%) 1 20,1694 21,1726 20,9903 1,0032 0,8209 18,17 2 22,1021 23,1044 22,9228 1,0023 0,8207 18,12 3 28,5216 29,5310 29,3378 1,0094 0,8162 19,14
Rata-rata 18,48
Kadar Air (%) = × %
Rendemen Ekstraksi
Bobot Sampel (gram)
Ekstrak (gram) Rendemen (%) Maserasi Soxhlet Jumlah
1.000 58,0954 18,0833 76,1787 7,62
Rendemen Ekstraksi (%) = E
43 Lampiran 3 Hasil Analisis HPLC Ekstrak Etanol Temulawak
Kromatogram Standar Kurkuminoid
44
Lampiran 4 Energi Hasil Ultrasonikasi
Waktu
Ultrasonikasi Energi Ultrasonikasi (Joule) (menit) I = 20% I = 30% I = 40%
10 2,768 3,914 20 5,427 7,239 30 8,042 10,672 40 10,544
45 Lampiran 5 Hasil Analisis Ukuran Partikel
Tabel ukuran partikel berdasarkan distribusi jumlah
A30T40 A20T60 A20T120
46
A30T40 A20T60 A20T120
d (nm) Jumlah
Grafik ukuran partikel berdasarkan distribusi jumlah
Tabel ukuran partikel hasil ultrasonikasi A20T120 berdasarkan distribusi jumlah
Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3
0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 1200,0 1400,0
47
Simpangan baku 67,62
48
Lampiran 6 Penentuan Efisiensi Penjerapan
a. Formula I
Kurva Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λmaks) Pengukuran
Tabel Absorbans Standar dan Kurkuminoid Terjerap Konsentrasi (mg/mL) Absorbans Keterangan
0,01 0,498 0,02 0,959 0,03 1,414 0,04 1,849 Kurkuminoid Terjerap (formula I) 0,773 pengenceran 5X
Kurva Kalibrasi Kurkuminoid Konsentrasi kurkuminoid terjerap (formula I)
= ,
, × Faktor pengenceran
= , ,
250 300 350 400 450 500 550 600
49 Konsentrasi kurkuminoid yang ditambahkan = 1 g dalam 100 mL emulsi
= = 10 mg/mL
Efisiensi Penjerapan (%) = × %
= , /
/ × %
= 0,7986% ∼ 0,80%
b. Formula II dan III
Tabel Absorbans Standar dan Kurkuminoid Terjerap Konsentrasi (mg/mL) Absorbansi Keterangan
0,01 0,228 0,02 0,480 0,03 0,714 0,04 0,956 Kurkuminoid terjerap (formula II) 0,741 pengenceran 25x Kurkuminoid terjerap (formula III) 0,410 pengenceran 5x
Kurva Kalibrasi Kurkuminoid
Konsentrasi kurkuminoid terjerap
= ,
, × Faktor pengenceran
Efisiensi Penjerapan (%) = × %
y = 24,18x - 0,01 R² = 0,999
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
Absorbans
50
Tabel Efisiensi Penjerapan
Formula
Konsentrasi kurkuminoid terjerap
(mg/mL)
Konsentrasi kurkuminoid ditambahkan (mg/mL)*
Efisiensi Penjerapan (%)
II 0,7765 1,00 77,65
III 0,0868 0,10 86,85
Abstract
MUSLIH ABDUL MUJIB. Characterization of Curcuminoids Loaded Solid Lipid Nanoparticles. Supervised by LATIFAH K. DARUSMAN and LAKSMI AMBARSARI.
Temulawak (Curcuma xanthorrhiza) is the Indonesian plant that widely used in traditional medicine (Jamu). Its efficacy is associated with pharmacological properties of curcuminoids, such as antioxidant, inflammatory, and anti-carcinogenic. Curcuminoids is safe even at high doses in human but weakly soluble in water that restrict its bioavailability. This problems could be overcome by incorporated curcuminoids into solid lipid nanoparticles (SLN) as colloidal carriers system. The purpose of this study was to produce and characterize curcuminoids loaded solid lipid nanoparticles (curcuminoids-SLN) as drug delivery system. The ethanolic extract of Temulawak rhizome was analyzed by HPLC and FTIR. The curcuminoid-SLN was produced using homogenization-ultrasonication methods and characterized by particle size analyzer, FTIR, and XRD. The entrapment efficiency was determined by spectophotometer-visible. HPLC chromatogram has shown percentage of curcumin, demethoxycurcumin, and bisdemethoxycurcumin were found to be 64, 28, and 3, respectively. The FTIR spectral data of ethanolic extract generally as well as curcuminoids standard, but have C-O primary alcohol stretching band and higher intensity on O-H stretching region. The best ultrasonication condition was 20% amplitude and 120 min. The particle size was 165,8 ± 46,5 nm and polydispersity index was 0,296. The FTIR spectral data of curcuminoids-SLN was reflection of raw materials spectrum and XRD measurement showed that crystallinity of curcuminoids-SLN in the good aggrement with palmitic acid. The best composition of palmitic acid:curcuminoids was 1:0,1 and 1:0,01 with entrapment efficiency 78% and 87%, respectively. In conclusion, curcuminoids-SLN with small and uniform particle size, good crystallinity, and high entrapment efficiency can be obtained by homogenization-ultrasonication method with 20% amplitude and 120 min.
