MEKANISME PELEPASAN PIRAZINAMID YANG TERENKAPSULASI PADA ALGINAT-KITOSAN
MECHANISM RELEASE OF PYRAZINAMIDE ENCAPSULATED ON ALGINATE-CHITOSAN
Lisa Dini Ari Laksono* dan Sari Edi Cahyaningrum Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences
State University of Surabaya
Jl. Ketintang Surabaya (60231), Telp. 031-8298761 *Corresponding author, email : lisadiniarilaksono@yahoo.co.id
Abstrak. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui karakteristik pirazinamid terenkapsulasi alginat-kitosan serta mekanisme pelepasan pirazinamid secara in-vitro melalui medium larutan buffer klorida pH 1,2 dan buffer fosfat pH 7,4 sebagai cairan fisiologis lambung dan usus. Proses enkapsulasi pirazinamid menggunakan teknik pembentukan droplet alginat-CaCl2 dengan metode gelatinisasi eksternal. Enkapsulasi pirazinamid menggunakan penyalut polimer alginat dan kitosan serta Ca2+ sebagai agen pengikat silang. Bahan yang digunakan adalah larutan alginat 2% (b/v), kitosan 0,1% (b/v) dan CaCl2 0,15 M. Hasil proses enkapsulasi pirazinamid tersebut dikarakterisasi menggunakan spektrofotometri FT-IR dan SEM dan diuji disolusi menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Hasil analisis FT-IR menunjukkan bahwa terjadi interaksi antara gugus karboksilat pada alginat dengan gugus amina pada kitosan yang ditunjukkan oleh puncak pada bilangan gelombang 1478,24 cm-1. Hasil analisis SEM menunjukkan bahwa interaksi alginat-kitosan menyebabkan adanya pori-pori. Hasil analisis pada uji disolusi menunjukkan bahwa mekanisme pelepasan pirazinamid yang dienkapsulasi menggunakan matriks alginat-kitosan mengikuti kinetika orde 0.
Kata kunci:alginat,kitosan, kinetika,pelepasan.
Abstract. This research has done with purpose was to know characterization pyrazinamid encapsulated alginate/chitosan and dissolution test in-vitro through medium buffer solution of chloride pH 1.2 and phospate pH 7.4 as fluid physiological gastric and intestines. The process encapsulation pyrazinamide used technique of droplet alginate-CaCl2 with external gelatinisation method. Encapsulated pyrazinamide used double coating polymer alginate and chitosan with Ca2+ as crosslink agent. Materials that used is solution of alginate 2% (w/v), chitosan 0.1% (w/v) and CaCl2 0.15 M. The result of process encapsulation pyrazinamide was characterized with spectrophotometer FT-IR and SEM and dissolution test with spectrophotometer UV-Vis. The result of analysis FT-IR indicated that there are polyelectrolite interaction between carboxylic group of alginate and amine group of chitosan was showing by peak in wavenumber 1478,24 cm-1. The result of analysis SEM was showing that interaction of alginate-chitosan had caused the pores. The result of analysis dissolution test was showed that mechanism release of pyrazinamide had encapsulated alginate-chitosan was followed kinetic order 0.
Tuberkulosis (TBC) merupakan suatu penyakit infeksi yang disebabkan bakteri berbentuk batang (basil) yang dikenal dengan nama Mycobacterium tuberculosis [1]. Bakteri ini tidak tahan panas, akan mati pada suhu 6oC selama 15-20 menit
dan dapat bertahan pada suhu 20oC selama 2
minggu. Bakteri penyebab penyakit TBC dapat menyerang hampir semua organ, tetapi yang paling banyak menyerang pada organ paru. Penyakit TBC dapat menular pada orang lain melalui pernafasan, dahak atau ludah penderita TBC. Penyakit TBC sudah menyerang di beberapa negara salah satunya adalah Indonesia.
Indonesia memiliki 410.000 – 520.000 kasus TBC pada tahun 2013 dan menempati ranking ke-5 di dunia [2]. Indonesia menggunakan program penanggulangan TBC dengan strategi DOTS (Directly Observed Theraphy). Program ini mengharuskan
penderita TBC mengkonsumsi obat dalam jangka waktu panjang, rutin dan tepat waktu. Kekurangan program ini adalah
belum dapat
menjangkau seluruh
unit kesehatan masyarakat seperti rumah sakit dan puskesmas daerah terpencil. Hal tersebut dapat menyebabkan penderita tidak teratur dalam mengkonsumsi obat sehingga teratur mengkonsumsi obat karena jenuh. Kejenuhan tersebut dikarenakan penderita harus mengkonsumsi obat berkali-kali dalam rifapmisin. Obat-obat tersebut dikonsumsi 3 kali sehari karena memiliki waktu paruh yang singkat. Pirazinamid memiliki waktu paruh yang singkat yaitu 9-10 jam. Untuk mengurangi efek samping terapi obat TBC dan meningkatkan waktu paruh adalah enkapsulasi.
Enkapsulasi
merupakan teknik untuk menyalut suatu senyawa, dapat berupa padatan, cairan dan gas dengan suatu polimer [3]. Bahan enkapsulasi merupakan senyawa aktif yang bersifat
biokompatibel,
biodegradabel dan tidak boleh bereaksi dengan senyawa yang akan dienkapsulasi seperti pati, alginat, kitosan dan albumin. Keuntungan
menggunakan teknik enkapsulasi adalah mengendalikan
pelepasan senyawa
pada obat.
Pengendalian pelepasan obat digunakan untuk memperkecil efek samping serta untuk meningkatkan waktu paruh obat. Selain itu, proses pelepasan terkendali dapat mencegah terjadinya peningkatan konsentrasi obat dalam saluran pencernaan sehingga iritasi pada saluran pencernaan terutama pada dinding lambung dapat dihindari. Pada penelitian sebelumnya enkapsulasi obat menggunakan bahan alginat-kitosan sebagai penyalut. Penggunaan sistem penyalutan ganda alginat-kitosan dapat mengurangi porositas dan meningkatkan
kestabilan kapsul yang dihasilkan. Sifat alginat yang tidak beracun dan biokompatibel dapat digunakan sebagai meningkatkan absorpsi obat sehingga akan meningkatkan waktu
paruh obat
antituberkulosis.
Kelemahan alginat dalam enkapsulasi adalah sifatnya yang hidrofilik sehingga mudah larut dalam air sehingga menurunkan efektivitas enkapsulasi obat sehingga dibutuhkan modifikasi pada alginat agar dapat meningkatkan
efektifitas enkapsulasi.
Bahan untuk
memodifikasi alginat harus merupakan senyawa yang tidak larut dalam air seperti kitosan. Sifat kitosan yang tidak beracun dan biokompatibel
Penelitian tentang enkapsulasi pada obat menggunakan alginat dan kitosan telah dilaporkan.
Nanopartikel alginat sebagai pembawa obat antituberkulosis
plasma mencit dalam 7-11 hari dan pada organ (paru-paru, hati dan limpa mencit) dalam 15 hari [4]. Rifapmisin yang dienkapsulasi dengan menggunakan kitosan dan polietilen glikol dapat meningkatkan efisiensi enkapsulasi,
mempengaruhi
karakteristik dan mengontrol pelepasan obat rifapmisin secara in vitro [5]. Parasetamol yang dienkapsulasi dengan kitosan dan tripolifosfat dapat mempengaruhi nilai efisiensi enkapsulasi, loading obat dan profil rilis kumulatif pada larutan buffer pH 1,2 dan 7,4 [6]. Isoniasid yang dienkapsulasi dengan matriks kalsium alginat-kitosan
menghasilkan sistem lepas kontrol melalui kombinasi erosi dan difusi serta studi kinetika mengikuti model Korsmeyer-Peppas [7].
Penelitian-penelitian yang sudah dilaporkan menunjukkan bahwa obat yang sudah terenkapsulasi dapat mempengaruhi
karakteristik dari obat dan melalui uji pelepasan obat untuk memprediksi kinerja obat dalam tubuh. Karakteristik obat terenkapsulasi diuji
untuk mengetahui pesebaran senyawa aktif obat dalam kapsul dan morfologi permukaannya.
Penelitian yang dilakukan adalah karakterisasi terhadap pirazinamid
terenkapsulasi alginat-kitosan menggunakan FT-IR dan SEM serta
Alat-alat gelas berbagai ukuran, pipet tetes, neraca analitik, magnetic stirrer dan pH meter. Instrumen yang digunakan meliputi spektrofotometer FT-IR, spektrofotometer
UV-Vis dan
spektrofotometer SEM. Bahan
Proses Pembuatan Pirazinamid
Terenkapsulasi Alginat-Kitosan
Pirazinamid sebanyak 6 gram dicampurkan dalam larutan alginat 2 % (b/v) sampai homogen. Larutan selanjutnya diteteskan perlahan-lahan pada larutan CaCl2 0,15 M.
Butiran yang terbentuk kemudian dicuci menggunakan akuades sampai filtrat yang dihasilkan netral dan tidak mengandung ion Cl-. Butiran didiamkan
10 menit lalu dimasukkan dalam Pirazinamid yang sudah dienkapsulasi dengan alginat dan kitosan dikarakterisasi
menggunakan
spektrofotometer FT-IR untuk mengetahui gugus fungsional dan spektrofotometer SEM untuk mengetahui morfologi permukaan. Uji Disolusi
Pirazinamid terenkapsulasi alginat-kitosan dimasukkan dalam medium larutan
spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui Pada bab ini akan dibahas tentang proses pembuatan pirazinamid terenkaspulasi alginat-kitosan, karakterisasi piazinamid
terenkapsulasi alginat-kitosan dan uji disolusi. Proses Pembuatan Pirazinamid Terenkapsulasi Alginat-Kitosan
Proses pembuatan dimulai dengan penghalusan
pirazinamid tablet, lalu ditambahkan larutan alginat 2 % (b/v). Perbandingan antara pirazinamid dengan alginat adalah 1:2 (b/v), kemudian diaduk dengan magnetic stirrer sampai homogen. Larutan yang dihasilkan berwarna putih yang menandakan bahwa pirazinamid sudah tercampur dengan alginat. Larutan tersebut diteteskan satu demi satu pada larutan CaCl2. dengan
butiran gel. Gel terbentuk karena ion Ca2+ mengikat gugus
karboksil pada monomer alginat [9] kemudian butiran disaring dan dicuci dengan aquades sampai ion Cl- dalam butiran
hilang. Butiran-butiran bebas ion Cl- didiamkan
selama 10 menit lalu direndam dalam kitosan 0,1 % (b/v) selama 10 menit . Perendaman dilakukan agar terjadi ikatan polielektrolit antara alginat dan kitosan. Ikatan polielektrolit terjadi karena muatan yang berbeda pada polimer [10]. Setelah itu dikeringkan pada suhu ruang. Reaksi hipotetik antara alginat dan kitosan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Reaksi antara alginat dengan kitosan [11].
Karakterisasi Pirazinamid Terenkapsulasi Alginat-Kitosan
Hasil spektra FT-IR pirazinamid terenkapsulasi alginat-kitosan menunjukkan bahwa hasil spektra FT-IR
pirazinamid-alginat-kitosan memiliki spektra yang hampir sama dengan spektra alginat-kitosan,
beberapa puncak tidak mengalami pergeseran puncak yang signifikan. Puncak yang muncul pada bilangan gelombang 3414,74 cm -1 disebabkan stretching
gugus O-H dan N-H, bilangan gelombang 3292,78 cm-1
disebabkan oleh stretching gugus Ar-H (aromatis-H), bilangan gelombang 3164,45 cm -1 disebabkan oleh
stretching gugus C-H, bilangan gelombang 1716,54 cm-1
disebabkan stretching gugus C=O, bilangan gelombang 1611,12 cm -1 disebabkan oleh
stretching gugus C=N, bilangan gelombang 1378,98 cm-1
disebabkan oleh stretching gugus -C=C-dan bilangan gelombang 1024,4 cm-1
disebabkan bending gugus -C=C-H dan Ar-H. Pembuatan enkapsulasi pirazinamid menggunakan alginat
dan kitosan
menimbulkan interaksi polielektrolit antara alginat dengan kitosan. Ikatan polielektrolit terjadi antara gugus – COO dari alginat dengan –NH2 dari
kitosan. Interaksi tersebut dapat diketahui
dari spektra FT-IR pada bilangan gelombang 1478,24 cm-1. Hasil
spektra alginat-kitosan dengan alginat-kitosan-pirazinamid terlihat sangat mirip. Hal tersebut menunjukkan bahwa pirazinamid tidak berinteraksi dengan alginat-kitosan yang menyalut pirazinamid.
Hasil SEM dari pirazinamid
terenkapsulasi alginat-kitosan menunjukkan adanya pori-pori dibandingkan
pirazinamid tanpa enkapsulasi.
Pembentukan pori-pori disebabkan ikatan polielektrolit alginat dan kitosan yang terbentuk
Gambar 2. Pirazinamid Tanpa Enkapsulasi.
Matriks pada pirazinamid tanpa enkapsulasi diduga merupakan bahan aktif. Bahan aktif dari pirazinamid tersebut yaitu koloid silikon dioksida, natrium croscarmelosa, kalsium fosfat dihidrat, selulosa
mikrokristalin, dan asam stearat [12].
Gambar 3. Hasil SEM Pirazinamid Terenkapsul asi Alginat-Kitosan.
Uji Disolusi
Uji disolusi dilakukan untuk menentukan mekanisme pelepasan pirazinamid terenkapsulasi alginat-kitosan. Model kinetika yang digunakan yaitu orde 0, orde 1, Higuchi dan Korsmeyer-Peppas. Hasil dari pengolahan data menggunakan model kinetika orde 0 pada larutan buffer pH 1,2 dapat dilihat pada Gambar 4.
Buffer pH 1,2 Menurut Orde 0. Persamaan garis yang diperoleh adalah y = 0,1302x – 3,139 dan nilai regresi 0,9593. Massa pirazinamid yang terlepas dari 1 menit sampai 600 menit meningkat secara perlahan-lahan. Pada 1 menit pirazinamid yang terlepas sebanyak dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Pelepasan Gambar 5 menunjukkan nilai R2 sebesar 0,9823 menit. Pirazinamid yang terlepas pada 1 menit sebanyak 1,6879 % dan 600 menit sebanyak 78,9443 %. Hasil nilai regresi dan n dari kinetika pelepasan pirazinamid menurut orde 0, orde 1, Higuchi dan Korsmeyer-Peppas dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil nilai regresi (R2) dan n dari
model kinetika orde 0, orde 1,
Orde 0 0,9593 0,9823
Orde 1 0,8817 0,8153
Higuchi 0,815 0,8916
Korsmeyer-Peppas
0,8636 0,8157
Menurut Tabel 1 pelepasan pirazinamid terenkapsulasi alginat-kitosan pada larutan buffer klorida pH 1,2 dan larutan buffer fosfat pH 7,4 didominasi oleh pelepasan kinetika orde 0. Nilai regresi kinetika orde 0 pada medium asam dan basa memiliki nilai yang lebih besar dari pada nilai regresi yang lain. Hal itu
menunjukkan bahwa pelepasan pirazinamid pada medium buffer tidak bergantung pada konsentrasi obat. Selain itu, pada buffer klorida pH 1,2 matriks melepaskan
pirazinamid dengan cara difusi dan erosi dengan ditunjukkan oleh nilai regresi dari hasil Korsmeyer-Peppas dan nilai n yang lebih dari 0,5 sedangkan pada larutan buffer pH 7,4 matriks melepaskan
pirazinamid dengan cara berdifusi yang ditunjukkan oleh nilai regresi Higuchi yang
lebih besar
dibandingkan nilai regresi Korsmeyer-Peppas.
Pelepasan obat dapat terjadi secara difusi karena matriks gel mengalami
pembengkakan pada saat mengalami kontak dengan medium buffer. Pembengkakan tersebut mengakibatkan pori-pori membesar yang memungkinkan obat untuk berdifusi keluar dari matriks ke medium buffer[13].
Pelepasan obat secara erosi diawali dengan pembengkakan atau swelling matriks membentuk gel sehingga obat dapat terdisolusi pada cairan medium. Pada saat
matriks mengalami kontak dengan cairan medium akan terbentuk lapisan matriks terhidrasi yang berguna untuk mengontrol kecepatan pelepasan obat. Lapisan matriks yang terhidrasi secara terus-menerus seiring dengan bertambahnya waktu dan pada akhirnya lapisan matriks mengalami pemutusan ikatan polimer. Pemutusan ikatan polimer tersebut mengakibatkan
menggunakan FT-IR menunjukkan bahwa terjadi interaksi antara alginat dan kitosan yaitu gugus karboksilat pada alginat dengan gugus amina pada kitosan yang ditunjukkan oleh puncak pada bilangan gelombang 1478,24 cm -1 serta morfologi
permukaan pada hasil analisis SEM menunjukkan bahwa interaksi alginat-kitosan menyebabkan adanya pori-pori. Pada uji disolusi secara in-vitro menunjukkan bahwa mekanisme pelepasan pirazinamid yang dienkapsulasi
alginat-kitosan
mengikuti kinetika orde 0.
SARAN
Disarankan pada peneliti selanjutnya yaitu sebaiknya analisis uji disolusi pirazinamid terenkapsulasi alginat-kitosan dilanjutkan pada waktu lebih dari
Penyakit Infeksi yang Masih Menjadi Masalah Kesehatan
Masyarakat”. Lecture Paper: Ilmu Kesehatan Masyarakat .Medan: Fakultas Kedokteran, Universitas Negeri Sumatera. Ibuprofen Dengan Penyalut Alginat-Kitosan.Skripsi diterbitkan. Bogor: Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Nanoparticles as Antituberculosis Drug
Carriers:Formulati on Development, Pharmacokinetics and Therapeutic Potential’’.The Tuberculosis Drug Using Chitosan-Poly Ethylene Glycol (4): pp 255-259. 6. Yosaputra,Sugihart
o.(2013).
Pengaruh pH Larutan Sodium Tripolifosfat pada Preparasi
Mikrosfer Kitosan terhadap Loading dan Profil Rilis Parasetamol. Skripsi diterbitkan. Depok: Fakultas Teknik,
Universitas Indonesia. 7. Cahyaningrum,
Sari Edi, Nuniek Herdyastuti dan Nur Qomariah. (2015). “Synthesis and
Characterization of Chitosan- Alginate for Controlled Release of Isoniazid
Drug”.Indonesian. Journal Chemistry. Vol. 15 (1):pp 16-Kitosan”. Unesa Journal of Chemistry. Vol.3 (2), hal. 146-153. 9. Dima,C., Liliana
G. & Stefan D. (2013).
“Encapsulation of Coriander
Essential Oil Alginate and Alginate/Chitosan Microspheres by Emulsification External Gelation Method”. Inside Food Symposium. Vol. 5: pp 1-6. 10. Gotoh, T.,
Matsushima K. & Kikuchi K..(2004). Preparation of Alginate-Chitosan Hybrid Gel Beads
and Adsorption of Divalent Metal Ions. Formulation of Imazaquin
Herbicide-Preparation and Characterization”. Material Sciences and Applications. Vol.3 (8):pp
566-Treatment and Monitoring. Edisi ke-2. Geneva: WHO Press. 13. Christian,Rainer.
(2012). Pemodelan dan Simulasi Pelepasan
