i
OPTIMASI PROSES PEMBUATAN GEL NANOPARTIKEL PERAK DENGAN EKSTRAK TEMPE SEBAGAI BIOREDUKTOR
TESIS
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Magister Farmasi (M.Farm.)
Program Studi Magister Farmasi
Oleh :
Felicia Satya Christania, S. Farm., Apt NIM : 178122008
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
iii
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN
“Sebab itu janganlah kamu khawatir akan hari besok, karena hari besok akan mempunyai kesusahannya sendiri.
Kesusahan sehari cukuplah untuk sehari.” (Matius 6 : 34)
Karya ini saya persembahkan untuk : Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria Suamiku Michael Deni Yudistira Papa, Mama, Bapak, Ibu, dan Dek Tika, Mbak Monic, Dek Nia Semua sahabat-sahabatku Serta Almamater, Sanata Dharma
v
vi
vii PRAKATA
Puji dan syukur senantiasa penulis haturkan pada Tuhan Yesus Kristus karena hanya dengan anugerah, berkat, bimbingan, kasih, dan pertolonganNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis berjudul “Optimasi Proses Pembuatan Gel Nanopartikel Perak dengan Ekstrak Tempe sebagai Bioreduktor” sebagai syarat untuk memperoleh gelar Magister Farmasi (M.Farm) di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Penelitian untuk tesis ini merupakan bagian dari sebuah penelitian payung dengan ketua peneliti Dr. Rini Dwiastuti, Apt. Penelitian payung tersebut terselenggara dengan dukungan pendanaan dari Kemenristek DIKTI Skim Hibah Penelitian Tesis Magistes pendanaan tahun 2019.
Penulis menyampaikan ungkapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada banyak pihak yang mendukung penulis dalam melaksanakan penelitian dan menyusun naskah skripsi ini. Ungkapan terimakasih ini penulis sampaikan kepada: 1. Ibu Dr. Yustina Sri Hartini, Apt. selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas
Sanata Dharma.
2. Ibu Aris Widayati, M.Si., Ph.D., Apt. selaku Ketua Program Studi S2 Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma
3. Ibu Dr. Rini Dwiastuti, Apt. selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dan memberi saran dari awal hingga terselesaikan penelitian ini.
4. Bapak F.A. Ottok yang selalu mendampingi dan membantu kami semua mahasiswa produ S2 Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma 5. Tim panelis tesis Prodi S2 Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan banyak masukan berharga pada saat paparan proposal tesis dan paparan laporan kemajuan tesis.
6. Seluruh Dosen Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ilmu pengetahuian kepada penulis selama proses perkuliahan.
viii
7. Beasiswa penuh dari Universitas Sanata Dharma yang dapat penulis terima hingga dapat menyelesaikan tesis ini
8. Suamiku Michael Deni Yudistira, papa, mama, bapak, ibu, adek-adek, dan kakak yang selalu memberikan doa, kasih sayang, perhatian, semangat, dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini
9. Teman-teman seperjuangan dalam penelitian Yola, Yosua, Ike, Anas, Mia, Dimas, Pipin, Yessi, Dea, dan Dipta.
10.Sahabat penulis Mbak Ira dan Rina, serta teman-teman seperjuangan S2 Farmasi yaitu Pak Adi, Pak Barry, dan Roy
11.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu dalam proses perkuliahan dan penyusunan tesis ini
Yogyakarta, Januari 2020 Penulis
ix DAFTAR ISI
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... ii
HALAMAN PENGESAHAN TESIS ... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... iv
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... vi
PRAKATA ... vii
DAFTAR ISI ... ix
I. Intisari ... xi
I. Abstract ... xii
II. Latar Belakang ... 1
Urgensi Penelitian ... 1
Tujuan Penelitian ... 2
Luaran Penelitian ... 3
III. Tinjauan Pustaka ... 4
Nanopartikel 4 Pembuatan Nanopartikel ... 4
Sintesis Nanopartikel Perak... 5
Pemanfaatan Nanopartikel Perak ... 6
Landasan Teori ... 6
Hipotesis………...7
State of the Art ... 8
IV. Metode ... 10
Desain Penelitian ... 10
Tempat dan Waktu Penelitian ... 10
Bahan Penelitian ... 10
Variabel Penelitian ... 11
Definisi Operasional Variabel ... 11
Instrumen Penelitian ... 11
x
Pembuatan Ekstrak Tempe ... 12
Pembuatan Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Ekstrak Tempe ... 12
V. Hasil dan Pembahasan ... 16
Pembuatan Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Ekstrak Tempe dan Orientasi ... 16
Uji Sifat Fisik dan Stabilitas Fisik Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe ... 17
Efek yang Ditimbulkan oleh Kedua Faktor dan Interaksinya Terhadap Respon Sifat Fisik Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe ... 20
Penentuan Area Optimum Sediaan Nanopartikel Perak dengan Ekstrak Tempe sebagai Bioreduktor ... 24
Pembuatan Sediaan Gel Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe ... 24
Uji Sifat Fisik dan Stabilitas Fisik Gel Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe ... 25
Uji Antibakteri Sediaan Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe ... 27
VI. Kesimpulan dan Saran ... 30
Kesimpulan ………...30
Saran………...30
VII. Referensi ... 31
xi I. Intisari
Nanopartikel mempunyai sifat unik yaitu : 1) mampu menembus membran; 2) menghantarkan obat tepat pada sasaran yang dituju; dan 3) efek samping minimal. Nanopartikel dapat dibuat dengan berbagai macam metode. Salah satu metode yang dapat dilakukan adalah metode reduksi kimia untuk menghasilkan nanopartikel perak.
Penelitian ini bertujuan untuk : 1) mengetahui pengaruh antara faktor suhu pembuatan dan waktu pembuatan, maupun interaksinya terhadadap respon sifat fisik dan stabilitas sediaan nanopartikel perak dan gel nanopartikel perak dengan ekstrak tempe sebagai bioreduktor; serta 2) mengetahui area optimum pengaruh faktor suhu dan waktu pembuatan, maupun interaksinya terhadap respon sifat fisis dan stabilitas sediaan nanopartikel perak.
Ekstrak tempe digunakan dalam penelitian ini karena memiliki aktivitas antioksidan yang diharapkan dapat mereduksi perak. Senyawa yang memiliki aktivitas antioksidan akan mengalami reduksi dan membuat senyawa lain melepas elektron sehingga disebut sebagai oksidator. Sediaan nanopartikel perak yang terbentuk kemudian dibuat menjadi sediaan gel. Pembuatan sediaan gel bertujuan untuk meningkatkan stabilitas sediaan nanopartikel perak dan mempermudah aplikasi sediaan.
Analisis data menggunakan Design Expert 12 trial. Hasil penelitian ini adalah: 1) faktor suhu pembuatan dan waktu pembuatan maupun interaksi dua faktor tidak berpengaruh signifikan terhadap respon ukuran partikel dan panjang gelombang maksimum; serta 2) tidak ditemukan area optimum pengaruh faktor suhu pembuatan dan waktu pembuatan maupun interaksi dua faktor terhadap respon ukuran partikel dan panjang gelombang maksimum.
Kata kunci : anti bakteri, bioreduktor, nanopartikel perak, suhu pembuatan, waktu pembuatan.
xii I. Abstract
Nanoparticles have unique properties: 1) able to penetrate the membrane; 2) delivering the drug right to the intended target; and 3) minimal side effects. Nanoparticles can be made by various methods. One method that can be done is a chemical reduction method to produce silver nanoparticles.
This study aims to: 1) determine the effect of the temperature factors of manufacture and time of manufacture, as well as their interactions with the response of physical properties and stability of silver nanoparticle and silver nanoparticle gel preparations with tempe extract as a bioreductor; and 2) determine the optimum area of influence of temperature factors and time of manufacture, as well as their interactions on the response of physical properties and stability of silver nanoparticle preparations.
Tempeh extract was used in this study because it has antioxidant activity which is expected to reduce silver. Compounds that have antioxidant activity will experience a reduction and make other compounds release electrons so it is called an oxidizer. Silver nanoparticle preparations that are formed are then made into gel preparations. The preparation of gel preparations aims to increase the stability of silver nanoparticle preparations and facilitate the application of preparations.
Data analysis using Design Expert 12 trial. The results of this study are: 1) the temperature factor of manufacture and the time of manufacture as well as the interaction of two factors do not significantly influence the response of particle size and maximum wavelength; and 2) not found the optimum area of influence of manufacturing temperature factors and time of manufacture as well as the interaction of two factors on the response of particle size and maximum wavelength Keywords: anti-bacterial, bioreductor, silver nanoparticles, manufacturing temperature, manufacturing time.
1
II. Latar Belakang
Pengembangan teknologi sistem penghantaran obat bertujuan untuk meningkatkan kualitas penghantaran senyawa obat1. Pembuatan nanopartikel menjadi salah satu alternatif untuk meningkatkan kualitas penghantaran obat2. Nanopartikel memiliki kelebihan mampu menembus ruang-ruang antar sel yang hanya dapat ditembus oleh ukuran partikel tertentu3.
Pembuatan nanopartikel dapat dilakukan dengan metode top down (fisika) dan
bottom up (kimia)4. Salah satu nanopartikel yang dapat dibuat dengan metode kimia
yaitu metode reduksi kimia adalah nanopartikel perak5. Salah satu kegunaan perak adalah sebagai agen antibakteri, sehingga nanopartikel perak yang dihasilkan dapat diaplikasikan sebagai antibakteri pada sediaan penyembuh luka.
Sintesis nanopartikel perak dipengaruhi oleh suhu pembuatan dan waktu pembuatan5. Suhu reaksi yang meningkat akan meningkatkan kecepatan reaksi sintesis nanopartikel6, sedangkan variasi waktu pembuatan perlu dilakukan untuk mengetahui waktu reaksi optimum. Reduktor pada nanopartikel perak seringkali menggunakan bahan kimia yang tidak ramah lingkungan7, sehingga terdapat kebutuhan untuk reduktor yang berasal dari bahan alam atau disebut bioreduktor8. Bioreduktor dapat diperoleh dari bahan alam yang mengandung senyawa antioksidan sehingga dapat menjadi reduktor misalnya, senyawa metabolit sekunder yaitu flavonoid yang memiliki sifat sebagai UV protector9.
Tempe diketahui memiliki sifat antioksidan karena kandungan isoflavon yang merupakan turunan dari senyawa metabolit sekunder flavonoid10. Sifat antioksidan tempe diketahui memiliki manfaat sebagai wound healing yang dapat mempercepat proses penyembuhan luka11. Dengan demikian, tempe diharapkan dapat bersinergi dengan nanopartikel perak menjadi sebuah sediaan penyembuh luka dan antibakteri.
Urgensi Penelitian
Membuat sediaan penyembuh luka dan antibakteri menggunakan nanoteknologi berupa nanopartikel perak dengan ekstrak tempe sebagai
2
bioreduktor. Reaksi biokimia antara perak nitrat (AgNO3) dengan ekstrak tanaman akan membentuk AgNPs dengan gambaran reaksi sbb :
Ag+NO
3- + plant extract Ag0NPs + by products …….(1)
Suhu pembuatan dan waktu pembuatan mempengaruhi kecepatan reaksi sintesis nanopartikel perak dan akan menentukan keberhasilan sintesis nanopartikel perak. Ekstrak tempe memiliki kandungan utama isoflavon. Isoflavon memiliki senyawa turunan genistein. Genistein diketahui memiliki fungsi sebagai penyembuh luka sehingga diharapkan mampu bersinergi dengan perak yang memiliki sifat anti bakteri.
Dengan demikian kebaruan dalam penelitian ini adalah :
1. Optimasi proses pembuatan pada faktor suhu pembuatan dan waktu pembuatan nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe
2. Pembuatan sediaan gel nanopartikel perak yang diharapkan mampu menjaga stabilitas nanopartikel perak dan mempermudah aplikasi sediaan. Urgensi penelitian digambarkan pada gambar 1.
Gambar 1. Urgensi Penelitian
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui pengaruh faktor suhu pembuatan dan waktu pembuatan, maupun interaksinya terhadadap respon sifat fisis dan stabilitas sediaan nanopartikel perak dan gel nanopartikel perak dengan ekstrak tempe sebagai bioreduktor.
TEORI Sintesis nanopartikel perak dengan bioreduktor (Jain et al, 2009; Prasetiowati, 2018)
Sintesis nanopartikel perak dipengaruhi oleh : temperatur pemanasan, konsentrasi garam, agen pereduksi, dan waktu reaksi (Ariyanta, 2014) Nanopartikel perak memiliki sifat antibakteri (Latarissa, 2017) AKTUAL PENELITIAN Syarat bioreduktor adalah memiliki sifat antioksidan (Muliadi, 2015)
Sintesis nanosilver dilakukan dengan konsentrasi perak nitrat 1mM (Ariyanta, 2014) (Jain, 2009); 0,5 mM (Prasetiowati, 2018)
Sintesis nanosilver dilakukan dengan temperatur larutan 700C
(Ariyanta, 2014) atau 250C
(Jain, 2009) atau 600C
(Septyarin, 2017)
Aplikasi nanopartikel perak dalam produk dapat dilakukan untuk menjaga stabilitas nanopartikel (Ariyanta, 2014) GAPPENELITIAN
YANG AKAN DILAKUKAN
1. Optimasi suhu pembuatan dan waktu pembuatan 2. Penggunaan ekstrak tempe yang diduga mengandung isoflavon sebagai bioreduktor 3. Pembuatan sediaan gel nanopartikel perak untuk mempertahankan stabilitas dan mempermudah aplikasi sebagai sediaan antibakteri penyembuh luka
3
2. Mengetahui area optimum pengaruh faktor suhu dan waktu pembuatan, maupun interaksinya terhadap respon sifat fisis dan stabilitas sediaan nanopartikel perak.
Luaran Penelitian
Luaran wajib dalam penelitian ini adalah naskah teknis yang harus diselesaikan dalah kurun waktu satu semester, dan luaran tambahan dalam penelitian ini adalah adanya publikasi artikel ilmiah pada jurnal terindeks sinta 2 DOAJ green tick.
4
III. Tinjauan Pustaka
Nanopartikel
Nanoteknologi adalah teknologi perancangan, pembuatan, dan aplikasi struktur material yang berdimensi nanometer5. Nanoteknologi juga dapat dipahami sebagai rekayasa material melalui proses kimia untuk menghasilkan suatu bahan yang akan mengubah sifat fisika kimia7.
Nanopartikel adalah partikel yang memiliki dimensi ukuran kurang dari 100 nanometer7. Nanopartikel yang diaplikasikan pada sediaan tertentu diharapkan memiliki sistem penghantaran obat yang lebih baik karena ukuran partikel yang kecil serta mengurangi efek samping12. Perubahan partikel menjadi berukuran nanometer dapat membuat sifat fisika kimia partikel tertentu menjadi lebih spesifik misalnya, morfologi dan distribusi ukuran partikel8.
Nanopartikel dapat dibuat dengan berbagai metode kimia maupun fisika13. Perbedaan-perbedaan metode tersebut menghasilkan berbagai macam nanopartikel, antara lain :
1. Solid LipidNanoparticle
2. Nanostucture Lipid Carriers
3. Nanopartikel perak 4. Nanokristal
5. Nanogold12.
Pembuatan Nanopartikel
Pembuatan nanopartikel logam dilakukan dengan metode top down (fisika)
dan bottom up (kimia)14. Nanopartikel perak adalah nanopartikel yang dibuat
menggunakan metode kimia4. Metode pembuatan nanopartikel perak antara lain adalah: metode reduksi kimia, metode foto kimia, metode radiasi ultrasonik, dan metode sistem solvotermal5.
Metode reduksi kimia menjadi pilihan utama karena langkah kerja mudah, cepat, dan murah5. Persiapan metode ini mudah namun membutuhkan ketelitian
5
pada titik-titik kritis, supaya dapat dihasilkan nanopartikel yang sesuai dengan persyaratan sifat fisik14. Prinsip metode reduksi kimia adalah ion logam direduksi oleh agen pereduksi dengan penambahan agen protektif untuk menyetabilkan nanopartikel, sehingga ion logam menjadi logam yang tidak bermuatan.
Pembentukan nanopartikel perak dengan metode reduksi kimia dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: konsentrasi reduktor yang digunakan5, suhu pembuatan, dan waktu pembuatan15.
Ekstrak bahan alam diyakini dapat menjadi reduktor dan agen penyetabil dalam sintesis nanopartikel perak7. Sintesis nanopartikel perak dengan ekstrak bahan alam dilakukan dengan mencampur ekstrak tanaman dan larutan garam logam16. Salah satu indikator terbentuknya nanopartikel perak adalah adanya perubahan warna dari kekuningan menjadi coklat kemerahan seiring berjalannya waktu6. Warna nanopartikel perak yang dihasilkan tergantung dari bentuk dan ukuran nanopartikel, serta kepolaran larutan di sekitarnya6.
Sintesis Nanopartikel Perak
Sintesis nanopartikel perak dilakukan dengan berbagai macam metode antara lain: kimia, elektrokimia, radiasi, fotokimia, laser ablasi, dll. Salah satu metode yang popular adalah metode kimia dengan reaksi reduksi garam perak menggunakan natrium borohida atau natrium sitrat. Mekanisme reaksi yang diharapkan dapat terjadi pada sintesis nanopartikel perak adalah 14
4Ag+ + C6H5O7Na3 + 2H2O → 4Ag0 + C6H5O7H3 + 3Na+ + H+ + O2↑ ….. (2) Pada penelitian sebelumnya oleh Ayu (2015), suhu reaksi sintesis nanopartikel diamati pada suhu 700C, 800C, dan 900C15. Semakin tinggi suhu reaksi maka pembentukan nanopartikel perak akan semakin cepat. Suhu reaksi dapat mempengaruhi laju pembentukan, bentuk, ukuran dan distribusi ukuran nanopartikel yang dihasilkan. Menurut penelitian Ayu (2015), model kinetika pembentukan nanopartikel mengikuri ordo nol dengan suhu pembuatan 900C15. Hubungan suhu terhadap pembentukan nanopartikel berdasarkan model Arrhenius adalah15:
6
(a) k = ko exp (-Ea/RT) ………. (ordo 0) ….(3) (b) ln k = ln ko – Ea/(RT) ………..(ordo 1) …...(4) Dimana k adalah konstanta laju reaksi, R adalah konstanta gas, T adalah suhu mutlak, K dan ko adalah konstanta yang tidak bergantung pada suhu, Ea adalah energy aktivasi (J/mol).
Pemanfaatan Nanopartikel Perak
Nanopartikel perak memiliki sifat antimikroba. Sifat antimikroba tersebut disebabkan oleh kemampuan nanopartikel perak dalam merusak dinding sel bakteri melalui interaksi antara perak dengan makromolekul di dalam sel bakteri seperti protein dan DNA sehingga menyebabkan metabolisme sel terhambat17. Logam perak diketahui memiliki efek bakteriostatik dan bakterisida yang kuat 18. Efek bakteriostatik dan bakterisida logam perak disebabkan oleh ion perak yang terikat pada dinding sel bakteri. Ion perak yang menempel pada dinding sel bakteri berfungsi untuk mencegah atau meminimalkan infeksi tanpa menyebabkan kerusakan sel manusia normal19.
Studi toksisitas akut nanopartikel perak pada kulit dengan formulasi gel yang diujikan pada tikus Sprague Dawley menunjukkan bahwa nanopartikel aman digunakan sebagai sediaan topikal19. Hal ini menunjukkan bahwa nanopartikel perak dapat menjadi alternatif aman sebagai agen antimikroba dalam bentuk sediaan topikal.
Landasan Teori
Sintesis nanopartikel dapat terjadi melalui reaksi antara garam perak nitrat dengan reduktor tertentu sehingga garam perak nitrat akan mengalami reduksi sedangkan senyawa reduktor akan mengalami oksidasi.
Sintesis nanopartikel dipengaruhi oleh berbagai macam faktor antara lain suhu pembuatan dan waktu pembuatan. Semakin tinggi suhu pembuatan akan mempercepat pembentukan nanopartikel, sedangkan waktu pembuatan diharapkan semakin lama akan semakin banyak nanopartikel yang dapat terbentuk.
7
Sintesis nanopartikel pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan reduktor ekstrak tempe dengan kandungan utama diduga isoflavon. Isoflavon memiliki kandungan senyawa genistein . Isoflavon merupakan senyawa turunan flavonoid yang berfungsi sebagai antioksidan. Dengan demikian ekstrak tempe diharapkan dapat berperan sebagai reduktor dalam sintesis nanopartikel perak dengan dugaan reaksi yang ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Dugaan Reaksi Isoflavon (Genistein) dalam Ekstrak Tempe sebagai Senyawa Utama dengan Perak Nitrat
Genistein diketahui berfungsi sebagai penyembuh luka sehingga dapat bersinergi dengan perak yang memiliki kandungan sifat antibakteri. Selanjutnya, nanpartikel perak yang terbentuk akan dibuat menjadi sediaan gel penyembuh luka infeksi sehingga dapat menjaga stabilitas nanopartikel perak dan
meningkatkan kenyamanan penggunaan.
Hipotesis
Hipotesis dalam penelitian ini adalah :
1. Terdapat pengaruh antara faktor (suhu pembuatan dan waktu pembuatan atau interaksi suhu pembuatan dan waktu pembuatan) dengan respon yang dihasilkan oleh sediaan nanopartikel perak dengan ekstrak tempe sebagai bioreduktor, yang meliputi sifat fisik (ukuran partikel dan panjang gelombang maksimum) dan stabilitas sediaan nanopartikel perak (panjang gelombang maksimum).
2. Dapat ditemukan area komposisi optimum suhu pembuatan dan waktu pembuatan pada sediaan nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe.
8 State of the Art
Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya perlu diketahui oleh peneliti supaya dapat menganalisis, menambah pengetahuan peneliti, dan mampu membuat perbedaan. Dalam penelitian ini disertakan beberapa jurnal penelitian sebelumnya yang berhubungan dengan pembuatan nanopartikel perak. Jurnal penelitian tersebut adalah :
1. Penelitian dengan judul “Synthesis of Plant-Mediated Silver Nanoparticles Using Papaya Fruit Extract and Evaluation of Their Anti Microbial
Activities”. Jurnal ini diambil dari “Digest Journal of Nanomaterials and
Biostructure”, diteliti oleh D.Jain8, dkk pada tahun 2009. Pada penelitian
ini, peneliti membuat nanopartikel perak dengan bioreduktor dari ekstrak buah pepaya segar dengan konsentrasi larutan AgNO3 1000ppm sedangkan suhu pembuatan 250C. Pada penelitian ini, ekstrak buah pepaya segar mampu menjadi bioreduktor pada pembuatan nanopartikel perak dengan menunjukkan warna kuning kecoklatan pada larutan dan dibuktikan lebih lanjut dengan spektrofotometer UV-Vis.
2. Penelitian dengan judul “Preparasi Nanopartikel Perak dengan Metode Reduksi dan Aplikasi sebagai Antibakteri Penyebab Luka Infeksi”. Jurnal ini diambil dari “Indonesian Journal of Chemical Science”, diteliti oleh
H.A. Ariyanta pada tahun 20145. Pada penelitian ini bertujuan untuk membuat nanopartikel perak menggunakan natrium sitrat sebagai reduktor dan stabilisator, dengan konsentrasi larutan AgNO3 1mM, serta suhu pembuatan 700C. Pada penelitian ini, natrium sitrat dapat berperan sebagai reduktor dan stabilisator. Selain itu, penelitian dilanjutkan dengan uji anti bakteri pada nanopartikel perak yang telah dibuat dan hasilnya adalah nanopartikel perak tersebut mempunyai sifat anti bakteri.
3. Penelitian dengan judul “Uji Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Perak Terhadap Mutu Sediaan Farmasi Krim Jerawat”. Jurnal ini diambil dari
“Journal of Universitas Negeri Surabaya”, diteliti oleh L.P Septyarin20 pada
tahun 2017. Pada penelitian ini bertujuan untuk membuat nanopartikel perak yang dibuat dengan reduktor Natrium Sitrat, dengan konsentrasi
9
larutan AgNO3 1000ppm, serta suhu pembuatan 600C. Selanjutnya nanopartikel perak berfungsi sebagai pengawet dalam sediaan krim jerawat. 4. Penelitian dengan judul “Sintesis Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Ekstrak Daun Belimbing Wuluh”. Jurnal ini diambil dari “Indonesian
Journal of Chemical Science”, diteliti oleh Prasetiowati 9 pada tahun 2018.
Pada penelitian ini berhasil dilakukan sintesis nanopartikel dengan menggunakan bioreduktor ekstrak etanol daun belimbing wuluh dengan penambahan larutan PVA konsentrasi 1% sebanyak 12 mL.
Berdasarkan penelitian yang sudah ada di atas dengan berbagai macam paremeter yang digunakan pada proses pembuatan nanopartikel perak, maka diperlukan penelitian untuk melakukan optimasi faktor-faktor yang mempengaruhi proses pembuatan nanopartikel perak. Selanjutnya untuk kebaruan penelitian ini dilakukan pembuatan sediaan gel nanopartikel perak dan penggunaan ekstrak tempe sebagai bioreduktor.
10 IV. Metode
Desain Penelitian
Pembuatan sediaan nanopartikel perak pada studi yang dilakukan, merupakan jenis penelitian desain faktorial, menggunakan dua faktor, yaitu suhu pembuatan dan waktu pembuatan, dengan dua level yaitu tinggi dan rendah.
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Juli 2018 – Agustus 2019 di berbagai tempat sebagai berikut yaitu:
1. Fakultas Farmasi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta: a. Laboratorium Formulasi dan Teknologi Sediaan Farmasi
Laboratorium yang digunakan dalam pembuatan sediaan nanopartikel perak dan sediaan gel nanopartikel.
b. Laboratorium Kimia Analisis Instrumen
Laboratorium yang digunakan untuk pengukuran panjang gelombang maksimum menggunakan spektrofotometer UV-Vis.
2. Fakultas Farmasi, Universitas Islam Indonesia Yogyakarta:
Laboratorium pengujian obat, makanan, dan kosmetik digunakan dalam pengujian ukuran nanopartikel perak yang terbentuk.
3. Balai Laboratorium Kesehatan dan Kalibrasi Dinas Kesehatan Daerah Istimewa Yogyakarta:
Laboratorium pengujian sifat antibakteri terhadap bakteri Staphylococcus
aureus.
Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: tempe “Muchlar” dengan waktu fermentasi tiga hari, perak nitrat, aquabidest, carbopol, propylene
11 Variabel Penelitian
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Variabel bebas meliputi suhu pembuatan dan waktu pembuatan pada sintesis nanopartikel perak.
2. Variabel tergantung meliputi sifat fisik nanopartikel perak yaitu panjang gelombang maksimum pada hasil pengukuran spektrofotometer UV-Vis dan ukuran partikel nanopartikel perak.
3. Variabel terkendali meliputi bahan-bahan yang digunakan berasal dari sumber yang jelas, serta menggunakan grade yang sesuai, seperti
pharmaceutical grade untuk pembuatan sediaan.
Definisi Operasional Variabel
Dalam penelitian ini, definisi operasional yang digunakan adalah: 1. Suhu pembuatan dengan variasi 700C dan 900C
Merupakan suhu dalam satuan 0C yang dikondisikan pada saat pencampuran di dalam bekker glass.
2. Waktu pembuatan dengan variasi 15 menit dan 30 menit
Merupakan durasi/lama proses pengadukan sediaan nanopartikel perak di dalam bekker glass menggunakan magnetic stirrer, terhitung mulai dari saat tercapai suhu pembuatan yang diinginkank
3. Ukuran partikel
Merupakan ukuran partikel yang terbentuk dalam satuan nanometer (nm). 4. Panjang gelombang maksimum
Merupakan hasil pengukuran panjang gelombang maksimum sediaan nanopartikel menggunakan spektrofotometer UV-Vis
Instrumen Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat-alat gelas (pyrex); Blender (Waring); Hot plate dan magnetic stirrer; Particle Size Analyzer (Horiba SZ-100); Spektrofotometer UV-Visibel (Shimadzu).
12 Bagan Alur Penelitian
Alur penelitian ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3. Bagan Alur Penelitian
Pembuatan Ekstrak Tempe
Tempe merk “Muchlar” dengan waktu fermentasi tiga hari dipotong dengan panjang 5 cm dan lebar 6,5 cm serta ketebalan 1 cm. Ekstrak tempe dibuat dengan perbandingan temped an aquadest yaitu 1:2. Campuran tersebut kemudian dipanaskan hingga suhu 900C lalu dijaga supaya suhu tetap 900C selama lima belas menit. Setelah lima belas menit kemudian tunggu hingga suhu menjadi 300C lalu saring dengan kertas saring.
Pembuatan Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Ekstrak Tempe
Pada pembuatan nanopartikel perak, desain optimasi terdapat pada tabel I. Empat larutan dibuat dengan magnetic stirrer.
Tabel I. Rancangan Desain Optimasi Pembuatan Nanopartikel
Variabel Optimasi 1 a b ab
Konsentrasi larutan AgNO3 AgNO3 Aquabidestilata Ekstrak tempe 1mM 0,034gram 200mL 80mL 1mM 0,034gram 200mL 80mL 1mM 0,034gram 200mL 80mL 1mM 0,034gram 200mL 80mL Temperatur pembuatan Waktu pembuatan 700C 15 menit 900C 15 menit 700C 30 menit 900C 30 menit Pembuatan Ekstrak Tempe
Sintesis Nanopartikel Perak
Evaluasi Sifat Fisik Nanopartikel Perak
Pembuatan Sediaan Gel Nanopartikel Perak Panjang gelombang maks Uji PSA Uji antibakteri
Uji stabilitas sifat fisis panjang gelombang maks Penyimpanan sediaan nanopartikel 24 jam Penyimpanan sediaan nanopartikel 72 jam Penyimpanan sediaan nanopartikal 14 hari Penyimpanan sediaan nanopartikal 30 hari Uji sifat fisis sediaan gel Uji stabilitas sediaan gel Uji pH Uji viskositas Uji daya sebar Uji pH setelah penyimpanan 30 hari Uji viskositas setelah penyimpanan 30 hari
Uji daya sebar setelah penyimpanan 30
13
Pengujian Anti Bakteri Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Esktrak Tempe
Pengujian anti bakteri dalam sediaan nanopartikel dilakukan di Balai Laboratorium Kesehatan dan Kalibrasi Propinsi DIY dengan menggunakan bakteri
Staphylococcus aureus lalu diamati dan diukur zona hambat yang terbentuk.
Pengujian anti bakteri ini menggunakan metode difusi.
Evaluasi Sifat Fisis & Stabilitas Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Ekstrak Tempe
Evaluasi sifat fisis nanopartikel perak dilakukan dengan mengukur panjang gelombang maksimum dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan ukuran partikel dengan Tes PSA. Pengukuran UV-Vis spektrofotometer dilakukan pada rentang panjang gelombang 200 – 800 nm. Tes PSA dilakukan di laboratorium obat dan makanan Fakultas MIPA Universitas Islam Indonesia.
Evaluasi stabilitas sifat fisis sediaan nanopartikel perak dilakukan dengan melakukan pengukuran panjang gelombang maksimum dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada rentang panjang gelombang 200 – 800 nm setelah penyimpanan 72 jam, 14 hari, dan 30 hari.
Pembuatan Gel Nanopartikel Perak
Tabel II. Formula Gel yang Digunakan
Ingredients Formula (gram) R/ Carbopol 3% b/v (gram) 50 Propyleneglycol (gram) 30 Glycerin (gram) 60 Triethanolamin (TEA) (gram) 2,4
Pembuatan formula pada tabel II diawali dengan mengembangkan carbopol. Pengembangan carbopol dibuat dalam 100 mL nanopartikel perak dengan ditambahkan carbopol sebanyak 3 gram lalu didiamkan selama 24 jam. Setelah 24 jam dilakukan penimbangan carbopol 3% sebanyak 50 gram dan ditambahkan TEA ke dalam mortir lalu aduk hingga homogen selama kurang lebih lima menit. Selanjutnya, masukkan campuran carbopol dan TEA ke dalam blender dan ditambahkan dengan propilenglikol dan gliserin lalu dilakukan pencampuran dengan blender selama tiga menit dengan kecepatan low.
14
Evaluasi Sifat Fisis & Stabilitas Gel Nanopartikel Perak
Evaluasi sifat fisis sediaan gel nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe dilakukan terhadap : kemampuan daya sebar, nilai viskositas, dan nilai pH. Evaluasi sifat fisis tersebut dilakukan sesaat setelah pembuatan gel selesai.
Evaluasi stabilitas sediaan gel nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe dilakukan dengan melakukan evaluasi sifat fisis setelah penyimpanan selama 48 jam dan 30 hari.
Evaluasi sifat fisis yang akan diamati dilakukan dengan metode sbb : 1. Uji Daya Sebar
Uji daya sebar dilakukan dengan menimbang gel seberat satu gram dan diletakkan di tengah kaca bulat berskala. Di atas gel diletakkan kaca bulat yang lain dan pemberat dengan berat total 125 gram kemudian didiamkan selama satu menit dan di catat diameter penyebaran.
2. Uji Viskositas
Uji viskositas dilakukan dengan viskosimeter Rheosys model Merlin VR. 3. Uji pH
Uji pH dilakukan dengan pH-meter. Uji pH diawali dengan menimbang gel sebanyak satu gram kemudian dilarutkan dalam 10 mL aquadest. Selanjutnya pH-meter dimasukkan dalam aquadest terlebih dahulu kemudian dilakukan pencatatan nilai pH, kemudian pH-meter dimasukkan ke dalam gel yang sudah dilarutkan dalam aquadest untuk kita lakukan pencatatan nilai pH.
Analisis Data
Data hasil uji sifat fisis sediaan nanopartikel perak berupa panjang gelombang maksimum dan ukuran partikel dianalisis menggunakan Design Expert version 12 sehingga diperoleh persamaan yang dapat menggambarkan interaksi dari faktor suhu pembuatan dan waktu pembuatan pada level rendah dan level tinggi untuk masing-masing respon. Setelah data dimasukkan maka respon-respon yang diteliti akan memiliki contour plot dan dilakukan analisis superimposed contour
15
Analisis data hasil uji sifat fisis dan hasil uji stabilitas sifat fisis dilakukan dengan program statistika komputasional R.
16
V. Hasil dan Pembahasan
Pembuatan Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Ekstrak Tempe dan Orientasi
Pembuatan nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe diawali dengan melakukan orientasi cara pembuatan ekstrak tempe masa fermentasi 1, 2, dan 3 hari. Penentuan konsentrasi larutan AgNO3 sebesar 1mM, suhu pembuatan 700C, waktu pembuatan 15 menit, dan ekstrak sebanyak 40 mL pada larutan AgNO3 sebanyak 100 mL, berdasarkan pada penelitian Ariyanta pada tahun 2014. Hasil orientasi penggunaan masa fermentasi tempe menunjukkan tempe pada masa fermentasi 3 hari dapat membentuk nanopartikel perak, hal ini sejalan dengan peneltian Aji 21 yang menyatakan bahwa tempe pada masa fermentasi hari ke-tiga memiliki aktivitas antioksidan isoflavon yang lebih besar dibandingkan tempe pada masa fermentasi hari pertama dan kedua.
Orientasi selanjutnya adalah orientasi untuk menentukan level kedua faktor penelitian sehingga dapat ditentukan level rendah dan tinggi dari kedua faktor tersebut. Level rendah dan tinggi ditentukan dengan melihat respon terbentuknya nanopartikel perak ditandai dengan perubahan larutan bening berwarna coklat kemerahan. Pada orientasi ini digunakan beberapa suhu pembuatan dan waktu pembuatan dari beberapa penelitian yang dijadikan sebagai acuan antara lain yaitu suhu 250C, 600C, 700C, dan 900C sedangkan untuk waktu digunakan 15, 30, dan 60 menit.
Berdasarkan hasil orientasi kemudian faktor suhu pembuatan dengan level tinggi adalah 900C dan level rendah 600C, sedangkan faktor waktu pembuatan dengan level tinggi adalah 30 menit dan level rendah adalah 15 menit. Rancangan desain optimasi desain faktorial pada penelitian ini ditunjukkan pada tabel I.
17
Uji Sifat Fisik dan Stabilitas Fisik Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe
Uji sifat fisik bertujuan untuk melihat kualitas suatu sediaan dan menjamin bahwa sediaan tersebut memiliki karakteristik sesuai dengan karakteristik yang telah ditentukan.
1. Organoleptis
Aspek yang diamati dalam uji organoleptis pada sediaan nanopartikel perak adalah warna, bau, dan endapan yang terbentuk. Uji organoleptis sediaan gel dilakukan dengan pengamatan langsung tanpa menggunakan alat bantu. Hasil uji organoleptis tersebut terbentuk nanopartikel perak ditandai perubahan warna larutan bening menjadi larutan bening coklat kemerahan. Pada keempat formula tersebut nampak warna kecoklatan merah lebih ditunjukkan pada formula a dan ab dengan suhu pembuatan 900C sedangkan pada suhu pembuatan 700C nampak warna kecoklatan kekuningan. Tabel III menunjukkan hasil uji organoleptis setelah penyimpanan 24 jam sedangkan gambar 4 menunjukkan nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe.
Gambar 4. Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Ekstrak Tempe Tabel III. Hasil Uji Organoleptis setelah Penyimpanan 24 Jam
Formula Warna Bau Endapan
F1 Larutan Bening Coklat Kekuningan
Khas tempe Tidak ada endapan Fa Larutan Bening Coklat
Kemerahan
Khas tempe Tidak ada endapan Fb Larutan Bening Coklat
Kekuningan
Khas Tempe Tidak ada endapan Fab Larutan Bening Coklat
Kemerahan
18 2. Uji Ukuran Partikel
Uji ukuran partikel bertujuan untuk mengetahui ukuran partikel setiap formula yang dibuat. Uji ukuran partikel sediaan nanopartikel dilalukan dengan uji PSA (Particle Size Analyzer) setelah 24 jam penyimpanan. Ukuran partikel sediaan yang diharapkan dalam penelitian ini adalah kurang dari 100 nm sehingga dapat dinyatakan sebagai sediaan nanopartikel. Tabel IV menunjukkan hasil uji ukuran partikel setelah penyimpanan 24 jam.
Tabel IV. Hasil Uji Ukuran Partikel Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe Setelah Penyimpanan 24 Jam
Tabel IV menunjukkan bahwa semua formula memenuhi kriteria pada rata-rata ukuran partikel yang dikehendaki dalam penelitian ini kecuali rata-rata-rata-rata ukuran partikel pada Fa dan Fab yang memiliki rata-rata ukuran partikel lebih besar dibandingkan dengan F1 dan Fb. Hal ini dapat disebabkan karena penggunaan suhu pada Fa yaitu 900C yang meningkatkan kecepatan reaksi sintesis nanopartikel perak, namun jumlah dan kecepatan terbentuknya Ag0 membuat tumbukan yang terjadi antar partikel menjadi lebih hebat sehingga terjadi aglomerasi. Dengan demikian, nanopartikel perak yang mengalami aglomerasi lebih cepat cenderung memiliki ukuran partikel yang lebih besar 5. Data pada tabel IV menunjukkan simpangan deviasi yang besar, hal ini menunjukkan kondisi-kondisi yang tidak dikendalikan pada saat pembuatan sediaan. Kondisi tersebut salah satu contoh adalah tidak tersedia penangas air sebagai buffer, sehingga membuat suhu pembuatan sulit dikendalikan karena hanya mengandalkan hot plate magnetic stirrer saja. Data uji ukuran partikel tersebut kemudian dianalisis dengan program statistika komputasional R.
Analisis data ukuran partikel nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe penyimpanan 24 jam menunjukkan data terdistribusi normal dan homogen sehingga dapat dilakukan pengujian statistik secara one way ANAVA.
Replikasi F1 Fa Fb Fab
Replikasi 1 52,9 114 90,3 128,1 Replikasi 2 66,4 139,5 124,2 87 Replikasi 3 40,4 57,1 41,8 69,2
19
Pada taraf kepercayaan 95% dengan nilai P = 0,35, rata-rata ukuran partikel keempat formula yang diuji memiliki hasil yang sama (tidak berbeda signifikan). Dengan demikian perbedaan waktu dan suhu pembuatan tidak berpengaruh pada rata-rata ukuran partikel nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe penyimpanan 24 jam.
3. Panjang Gelombang Maksimum
Panjang gelombang maksimum suatu sediaan nanopartikel perak yang diukur menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Pengukuran panjang gelombang maksimum dengan spektrofotometer ini menjadi salah satu metode karakterisasi nanopartikel perak. Panjang gelombang maksimum yang diharapkan dalam penelitian ini adalah 400 – 450 nm. Dalam rentang panjang gelombang tersebut maka dapat dinyatakan bahwa terbentuk sediaan nanopartikel perak. Tabel V menunjukkan hasil pengukuran rata-rata panjang gelombang maksimum sediaan nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe pada waktu pengukuran yang berbeda-beda. Waktu pengukuran yang berbeda-beda tersebut dilakukan untuk mengetahui karakteristik sifat fisik serta kestabilan sifat fisik dari sediaan nanopartikel yang dihasilkan.
Tabel V. Rata-rata λMaks Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe
Pada tabel V respon panjang gelombang maksimum pada F1 di waktu pengukuran 24 jam belum memasuki rentang nilai yang diharapkan, namun setelah memasuki waktu pengukuran 14 dan 28 hari maka sediaan nanopartikel perak memiliki respon panjang gelombang maksimum pada rentang nilai 400 – 450 nm. Hal ini juga terjadi pada Fa dan Fb. Pada Fab terjadi respon panjang gelombang maksimum yang diharapkan sebesar 400 – 450 nm sejak setelah penyimpanan 24 jam dan tetap stabil pada hari ke-14 dan hari ke-28 yang ditunjukkan dengan panjang gelombang maksimum masih berada dalam rentang 400 – 450 nm.
Formula 24 jam (nm) 14 hari (nm) 28 hari (nm)
F1 197 411 421
Fa 297 408 448
Fb 194 405 403
20
Selanjutnya, untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan panjang gelombang maksimum pada setiap formula maka, dilakukan analisis dengan program statistika komputasional R. Tabel VI menunjukkan hasil analisis dengan uji statistika komputasional R. Pada Uji normalitas nampak bahwa keempat formula tersebut memiliki distribusi data yang tidak normal dan tidak homogen sehingga dilanjutkan dengan uji statistik menggunakan
Kruskal-Wallis untuk mengetahui signifikansi perbedaan dari setiap data. Hasil dari
analisis data tersebut adalah perbedaan waktu dan suhu pembuatan tidak mempengaruhi respon panjang gelombang maksimum sediaan nanopartikel perak dengan ekstrak tempe sebagai bioreduktor.
Tabel VI. Hasil Analisis dengan Uji Statistika Komputasional R
Formula
Uji Normalitas Shapiro Test
Uji Homogenitas Levene Test
Uji Statistik Kruskal-Wallis P-Value Hasil P-Value Hasil P-Value Hasil F1 0,07549 normal 0,0327 varians tidak homogen 0,5763 tidak berbeda Fa 0,4937 normal Fb 0,01575 tidak normal Fab 2.2x10-6 tidak normal
Efek yang Ditimbulkan oleh Kedua Faktor dan Interaksinya Terhadap Respon Sifat Fisik Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe
Untuk mengetahui faktor antara waktu pembuatan dan suhu pembuatan, maupun interaksi keduanya terhadap sifat fisik nanopartikel perak pada penelitian ini digunakan software Design Expert 12 Trial.
Tabel XV menunjukkan hasil pengujian faktor yang berpengaruh pada panjang gelombang dengan menggunakan software. Hasil menunjukkan bahwa p-value dari waktu pembuatan, suhu pembuatan maupun interaksinya lebih besar dari 0,05 sehingga pada penelitian ini tidak ditemukan faktor yang bena-benar signifikan dalam mempengaruhi panjang gelombang.
1. Uji Signifikansi dan Efek Kedua Faktor Beserta Interaksinya Terhadap Respon Ukuran Partikel
Tabel VII dan gambar 5 menunjukkan hasil pengujian faktor yang berpengaruh pada ukuran partikel dengan menggunakan software. Pada
21
software ini dapat langsung diketahui %kontribusi dari faktor yang ingin
diteliti beserta interaksinya terhadap uji partikel yang dihasilkan. Hasil menunjukkan bahwa p-value dari waktu pembuatan, suhu pembuatan maupun interaksinya lebih besar dari 0,05 sehingga pada penelitian ini tidak ditemukan faktor yang benar-benar signifikan dalam mempengaruhi ukuran partikel.
Tabel VII. Efek Kedua Faktor dan Interaksinya Terhadap Ukuran Partikel Sediaan Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe
Gambar 5. Efek yang Diberikan Waktu Pembuatan terhadap Ukuran Partikel
Angka negatif menunjukkan bahwa interaksi dapat menurunkan respon ukuran partikel, sedangkan angka positif menunjukkan bahwa waktu pembuatan dan suhu pembuatan dapat meningkatkan respon ukuran partikel. Faktor suhu pembuatan dinyatakan memiliki persen kontribusi paling besar dalam menaikkan respon ukuran partikel dan memiliki efek yang paling besar dalam menaikkan respon ukuran partikel. Namun p-value
Faktor
Efek
%Kontribusi P-Value
Waktu Pembuatan 11,6667
3,01227
0,567
Suhu Pembuatan
30
19,9179
0,1633
22
suhu pembuatan lebih besar sama dengan 0,05 maka dapat dikatakan bahwa faktor suhu pembuatan tidak mempengaruhi ukuran partikel sediaan nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe.
2. Uji Signifikansi dan Efek Kedua Faktor Beserta Interaksinya Terhadap Respon Panjang Gelombang Maksimum
Tabel VIII menunjukkan hasil pengujian faktor yang berpengaruh pada panjang gelombang dengan menggunakan software. Hasil menunjukkan bahwa p-value dari waktu pembuatan, suhu pembuatan maupun interaksinya lebih besar dari 0,05 sehingga pada penelitian ini tidak ditemukan faktor yang benar-benar signifikan dalam mempengaruhi panjang gelombang.
Angka positif menunjukkan bahwa waktu pembuatan, suhu pembuatan, dan interaksi dapat meningkatkan respon panjang gelombang maksimum pada penyimpanan 24 jam, serta suhu pembuatan dapat meningkatkan respon panjang gelombang maksimum pada penyimpanan 30 hari. Sedangkan angka negatif pada waktu pembuatan dan interaksi dapat menurunkan respon panjang gelombang maksimum pada penyimpanan 30 hari. Faktor suhu pembuatan dinyatakan memiliki persen kontribusi paling besar dalam menaikkan respon panjang gelombang maksimum penyimpanan 24 jam dan 30 hari, serta memiliki efek yang paling besar dalam menaikkan respon panjang gelombang maksimum penyimpanan 24 jam dan 30 hari. P-value suhu pembuatan lebih besar sama dengan 0,05 maka dapat dikatakan bahwa faktor suhu pembuatan tidak mempengaruhi respon panjang gelombang maksimum penyimpanan 24 jam dan 30 hari pada sediaan nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe.
Tabel VIII. Efek Kedua Faktor dan Interaksinya Terhadap Panjang Gelombang Maksimum Pengukuran 24 Jam
Faktor Efek %Kontribusi P-Value Waktu Pembuatan 2,5 0,00709531 0,9791 Suhu Pembuatan 140,5 22,4101 0,1668 Interaksi 7,16667 0,0583077 0,9401
23
Tabel IX. Efek Kedua Faktor dan Interaksinya Terhadap Panjang Gelombang Maksimum Pengukuran 30 Hari
Gambar 6. Efek Waktu Pembuatan terhadap Panjang Gelombang Maksimum Penyimpanan 24 Jam
Gambar 7. Efek Waktu Pembuatan terhadap Panjang Gelombang Maksimum Penyimpanan 30 Hari
Faktor Efek %Kontribusi P-Value
Waktu Pembuatan -28,83333333 0,850668691 0,7988 Suhu Pembuatan 29,5 0,890460738 0,7943 Interaksi -16,5 0,27857275 0,8839
24
Penentuan Area Optimum Sediaan Nanopartikel Perak dengan Ekstrak Tempe sebagai Bioreduktor
Penentuan area optimum pada penelitian ini dilakukan guna memastikan apakah semua formula masuk ke dalam area optimum yang diharapkan. Penentuan area optimum dilakukan dengan menggunakan aplikasi Design Expert versi 12 trial
dengan cara memplotkan contour plot respon ukuran partikel dan panjang gelombang maksimum yang diperoleh sehingga ditemukan overlay plot yang merupakan area optimum dalam penelitian ini.
Area optimum yang dihasilkan dalam penelitian ini tidak dapat digunakan sebagai acuan karena p-value yang dihasilkan tidak signifikan. Rincian persamaan
dan p-value terdapat pada tabel X.
Tabel X. Persamaan Desain Faktorial
Pembuatan Sediaan Gel Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe Bentuk sediaan yang dibuat dalam penelitian ini adalah gel. Gel dipilih karena memiliki keistimewaan yaitu bening dan segera mencair jika berkontak dengan kulit sehingga diharapkan memiliki kemampuan berpenetrasi lebih jauh dari krim 22. Pembuatan gel nanopartikel perak ini menggunakan Carbopol sebagai
gelling agent. Bahan lain dalam formula gel ini adalah gliserin dan propilen glikol
sebagai humektan untuk menjaga kelembapan sediaan serta kelembapan kulit saat diaplikasikan. Dalam penelitian ini digunakan pula TEA, TEA adalah basa lemah yang berfungsi untuk menetralisasi larutan carbopol dan menambah konsistensi larutan carbopol. Pada pembuatan gel ini tidak digunakan tambahan aquadest sebagai pelarut. Formula gel pada penelitian ini mengacu pada penelitian Maheswara tahun 2010.
Respon Persamaan P-Value
Ukuran Partikel Y = 253,150 + 3,658(X1) + 12,912(X2) - 0,1366(X1X2) 0,3502
Panjang Gelombang Maksimum
Penyimpanan 24 Jam Y = 196,167 - 0,950(X1) + 5,544(X2) - 0,047(X1X2) 0,5409
Panjang Gelombang Maksimum
25
Carbopol sebagai gelling agent dikembangkan terlebih dahulu di dalam air,
namun pada penelitian ini carbopol dikembangkan dalam sediaan nanopartikel perak dengan konsentrasi 3%b/v selama 24 jam. Hal ini bertujuan untuk memaksimalkan hidrasi, mencapai viskositas dan kejernihan gel yang maksimum.
Carbopol membutuhkan netralisasi atau peningkatan pH untuk membentuk gel.
Oleh karena itu dalam formula ditambahkan TEA sebagai agen peningkat pH. Pada penelitian ini pH yang dikehendaki ada pada rentang nilai 6-8 untuk menyesuaikan pH kulit manusia yaitu 5,5 – 6,5 untuk menghindari iritasi kulit apabila pH terlalu asam atau basa. Pada pH 7, carbopol memiliki viskositas dan kejernihan yang optimum sehingga range pH 6-8 dapat digunakan 23. Rentang viskositas yang diharapkan dalam formula ini adalah 5 – 8,5 Pa.s dengan daya sebar 3 – 5 cm 24.
Uji Sifat Fisik dan Stabilitas Fisik Gel Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe
Uji sifat fisik bertujuan untuk melihat kualitas suatu sediaan dan menjamin bahwa sediaan tersebut memiliki karakteristik sesuai dengan yang diharapkan.
1. Organoleptik
Aspek yang diamati dalam uji organoleptis pada sediaan gel nanopartikel perak adalah warna, bau dan homogenitas. Tabel XI menunjukkan hasil uji organoleptis setelah penyimpanan 48 jam sedangkan gambar 8 menunjukkan gel nanopartikel perak dari 4 formula.
26
Tabel XI. Hasil Uji Organoleptis Gel Nanopartikel Perak Setelah Penyimpanan 48 Jam
Formula Warna Bau Homogenitas F1 Bening kekuningan (tergantung
warna sediaan nanopartikel perak)
Khas tempe
Homogen Fa Bening kecoklatan (tergantung
warna sediaan nanopartikel perak)
Khas tempe
Tidak homogen Fb Bening kecoklatan (tergantung
warna sediaan nanopartikel perak)
Khas Tempe
Tidak homogen Fab Benong kekuningan (tergantung
warna sediaan nanopartikel perak)
Khas Tempe
Homogen
2. pH
Uji pH bertujuan untuk mengetahui pH setiap formula yang dibuat. Uji dilakukan dengan menggunakan pH-meter. Hasil uji pH gel nanopartikel perak setelah penyimpanan 48 jam dan 30 hari ditunjukkan pada tabel VIII. Pada hasil uji pH tersebut, nilai pH yang dikehendaki dengan rentang nilai 6-8 terpenuhi pada keseluruhan formula dan kedua waktu penyimpanan. Carbopol sebagai
gelling agent akan memiliki viskositas optimum pada rentang pH 6-8. Nilai pH
kulit manusia adalah 6-6,5, dengan demikian nilai pH yang diharapkan pada sediaan ini adalah 6 karena masih memenuhi viskositas carbopol dan sesuai dengan pH kulit manusia.
Hasil yang ditunjukkan pada tabel XII, gel nanopartikel perak dengan ekstrak tempe sebagai bioreduktor memenuhi kriteria untuk mendapatkan viskositas terbaik dari gelling agent carbopol, namun nilai pH yang dihasilkan memiliki kemungkinan untuk mengiritasi kulit dengan nilai pH lebih dari 6,5.
Tabel XII. Rata-rata Hasil Pengukuran pH Gel Nanopartikel Perak dengan Ekstrak Tempe sebagai Bioreduktor
Formula Penyimpanan 48 Jam Penyimpanan 30 hari
F1 7 8
Fa 7 8
Fb 7 8
27 3. Viskositas dan Daya Sebar
Viskositas sebuah sediaan tidak boleh terlalu tinggi dan tidak boleh terlalu rendah. Hal ini karena jika terlalu tinggi maka gel akan sulit untuk dikeluarkan dari kemasan, sedangkan jika terlalu rendah maka akan menurunan kemampuan penyerapan di kulit. Tabel XIII menunjukkan rata-rata hasil pengukuran viskositas dan daya sebar gel nanopartikel perak dengan bioreduktor ekstrak tempe. Pada tabel XIII nampak hasil viskositas belum memenuhi kriteria rentang nilai yang diharapkan yaitu 5 – 8,5 Pa.s 24 sedangkan untuk stabilitas sifat fisik dari gel ini dinyatakan sudah baik dengan besar pergeseran viskositas adalah kurang dari atau sama dengan 5% untuk semua formula.
Pergeseran nilai viskositas pada penyimpanan 30 hari dapat disebabkan oleh adanya peningkatan pH sediaan sehingga membuat viskositas menjadi lebih rendah dari 48 jam penyimpanan.
Uji daya sebar digunakan untuk mengetahui kemudahan pengaplikasian suatu sediaan pada kulit. Daya sebar berbanding terbalik dengan viskositas yaitu semakin tinggi viskositas maka semakin rendah daya sebar yang dihasilkan. Daya sebar yang diharapkan dan penelitian ini adalah 3 – 5 cm 24.
Tabel XIII. Rata-rata Hasil Pengukuran Viskositas Gel Nanopartikel Perak
Uji Antibakteri Sediaan Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe Pada uji antibakteri akan diukur respons pertumbuhan populasi mikroorganisme terhadap agen mikroba dalam hal ini adalah nanopartikel perak bioreduktor ekstrak tempe. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode difusi.
Pada metode ini, penentuan aktivitas didasarkan pada kemampuan difusi zat antibakteri dengan hasil pengamatan yang akan diperoleh berupa ada atau tidaknya
Formula Daya Sebar 48 Jam (cm)
Viskositas 48 Jam (Pa.S)
Viskositas 30 Hari
(Pa.S) Pergeseran Viskositas
F1 3,90±0,22 4,39±0,56 4,18±0,76 5%
Fa 3,87±0,27 4,38±0,56 4,16±0,20 5%
Fb 3,92±0,31 4,19±0,17 4,00±0,20 5%
28
zona hambat yang akan terbentuk di sekeliling zat antimikroba dalam hal ini adalah nanopartikel perak bioreduktor ekstrak tempe setelah penyimpanan 24 jam, pada masa inkubasi 24 jam. Menurut penelitian Greenwood di tahun 1995 efektivitas suatu zat antibakteri dapat diklasifikasikan menjadi klasifikasi respon hambat yaitu jika diameter zona terang kurang dari 10 mm maka dikatakan tidak ada respon hambat, jika diameter zona terang 10-15 mm maka dikatakan respon hambatan lemah, jika diameter zona terang 16-20 mm dikatakan sedang, dan jika lebih dari 20 mm maka dikatakan kuat. Tabel XIII menunjukkan zona hambat sediaan nanopartikel perak dengan ekstrak tempe sebagai bioreduktor terhadap bakteri
S.aureus. Pada tabel tersebut nampak bahwa rata-rata zona hambat F1 dan Fa
memiliki respon antibakteri lemah, Fb respon antibakteri sedang, dan Fab memiliki respon antibakteri kuat.Respon bakteri kuat yang dimiliki Fab diduga menunjukkan bahwa nanopartikel dengan suhu pembuatan 900C dan waktu pembuatan 30 menit menghasilkan efektivitas sediaan nanopartikel perak yang paling baik ditunjukkan dengan hasil ukuran partikel yang kurang dari 100 nm dan memiliki panjang gelombang maksimum yang stabil mulai dari 24 jam sampai dengan 30 hari.
Hasil uji antibakteri di tabel XIV menunjukkan bahwa larutan nanopartikel perak dengan ekstrak tempe sebagai bioreduktor memiliki respon hambat lemah sampai dengan kuat. Pada tabel XV menunjukkan data blangko larutan perak nitrat dan larutan ekstrak tempe. Namun, data pada tabel XV tidak dapat dijadikan acuan karena hanya terdiri dari dua replikasi saja sehingga menjadi salah satu kelemahan dari uji antibakteri pada penelitian ini.
Tabel XIV. Zona Hambat Nanopartikel Perak Bioreduktor Ekstrak Tempe terhadap Bakteri S. aureus
Macam Replikasi F1 (mm) Fa (mm) Fb (mm) Fab (mm) Replikasi 1 16 11 14 14 Replikasi 2 12 15 16 20 Replikasi 3 18 18 18 20 Rata-rata ± SD 15±3 15±3 16±2 18±3
29
Tabel XV. Zona Hambat Larutan Perak Nitrat & Ekstrak Tempe terhadap Bakteri S. aureus
Gambar 9. Gambar Zona Hambat dan Formula Pengamatan Sesaat Setelah Pembuatan
Gambar 10. Gambar Zona Hambat Blangko dan Formula Pengamatan Setelah Inkubasi 24 Jam
Macam Blangko Replikasi 1
(mm)
Replikasi 2 (mm)
Larutan Perak Nitrat (mm) 14,5 30
30
VI. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
1. Faktor suhu pembuatan, waktu pembuatan, dan interaksi dua faktor, tidak berpengaruh signifikan terhadap respon ukuran partikel dan panjang gelombang maksimum sediaan nanopartikel perak bioreduktor ekstrak tempe.
2. Tidak dapat ditemukan area optimum pada overlay contour plot karena
p-value lebih dari 0,05.
Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut penetapan kadar flavonoid yang diduga menjadi zat aktif pada bioreduktor ekstrak tempe.
2. Perlu dilakukan penetapan variable penelitian uji bakteri dengan metode difusi sehingga didapatkan hasil yang tidak bias. Variabel penelitian yang harus ditetapkan antara lain : 1) konsentrasi S.aureus; 2) diameter lubang difusi; dan 3) replikasi sampel dan pelarut / blangko minimal sebanyak tiga kali.
3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai uji antibakteri pada sediaan gel nanopartikel perak bioreduktor ekstrak tempe.
4. Perlu diperhatikan untuk beberapa tahapan kritis pada penelitian ini antara lain: 1) ketersediaan penangas air pada saat pembuatan nanopartikel perak; 2) masa fermentasi tempe yang digunakan untuk membuat ekstrak; 3) bentuk simplisia tempe yang akan digunakan pada saat membuat ekstrak.
31 VII. Referensi
1. Duchêne D, Gref R. Small is beautiful: Surprising nanoparticles. Int J
Pharm. 2016;502(1-2):219-231. doi:10.1016/j.ijpharm.2016.02.016
2. Mandal AK. Silver Nanoparticles as Drug Delivery Vehicle against Infections. Glob J Nanomedicine. 2017;3(2):1-4.
3. Martien R, Adhyatmika, Irianto IDK, Farida V, Sari DP. Perkembangan Teknologi Nanopartikel sebagai Sistem Penghantaran Obat. Farm Univ
Gadjah Mada. 2012;8(1):133-144.
4. Fernandez BR. Sintesis Nanopartikel.; 2011.
5. Ariyanta HA. Preparasi Nanopartikel Perak dengan Metode Reduksi dan Aplikasinya sebagai Antibakteri Penyebab Luka Infeksi. Indones J Chem Sci. 2014;10(1):36-42.
6. Ayu H. Kinetika Sintesis Nanopartikel Perak dari Larutan AgNO3 dengan Menggunakan Ekstrak Bungkil Biji Jarak Pagar sebagai Reduktor. Sekol
Pascasarj Inst Pertan Bogor. 2015.
7. Muliadi, Arief A, Khadijah. Biosintensis Nanopartikel Logam Menggunakan Media Ekstrak Tanaman. J Farm Fak Kedokt dan Ilmu Kesehat UIN
Alauddin. 2015;3(2):64-72.
8. Jain D, Daima HK, Kachhwaha S, Kothari SL. Synthesis of Plant-Mediated Silver Nanoparticles Using Papaya Fruit Extract and Evaluation of Their Anti Microbial Activities. Dig J Nanomater Biostructures. 2009;4(3):557-563.
9. Prasetiowati AL, Prasetya AT, Wardani S, et al. Sintesis Nanopartikel Perak dengan Bioreduktor Ekstrak Daun Belimbing Wuluh (Averrhoa Bilimbi L.) sebagai Antibakteri. Indones J Chem Sci. 2018;7(2).
10. Rode Sukma L, Hartati S, Silvia A. Dinamika Konsentrasi Genistein dalam Proses Pembusukan Tempe Kedelai. In: Seminar Nasional Kimiia Dan
Pendidikan Kimia VII. ; 2015:1-6.
11. Tie L, An Y, Han J, et al. Genistein accelerates refractory wound healing by suppressing superoxide and FoxO1/iNOS pathway in type 1 diabetes. J Nutr
32
Biochem. 2013;24(1):88-96. doi:10.1016/j.jnutbio.2012.02.011
12. Latarissa IR. Review Artikel: Aplikasi Teknologi Nanopartikel pada Sediaan Kosmetik. Farmaka. 2017;4(November 2017):1-15.
13. Ober CA, Gupta RB. Nanoparticle Technology for Drug Delivery. Vol 159.; 2006. doi:10.1201/9780849374555
14. Sileikaite A, Prosycevas I, Puiso J, Juraitis A, Guobiene A. Analysis of Silver Nanoparticles Produced by Chemical Reduction of Silver Salt Solution.
Mater Sci. 2006;12(4):287-291. doi:10.1002/jid
15. Ayu H. Kinetika Sintesis Nanopartikel Perak dari Larutan AgNO 3 dengan Menggunakan Ekstrak Bungkil Biji Jarak Pagar ( Jatropha curcas L. ) sebagai Reduktor. 2015.
16. Venkatesham M, Ayodhya D, Madhusudhan A, Veerabhadram G. Synthesis of stable silver nanoparticles using gum acacia as reducing and stabilizing agent and study of its microbial properties: A novel green approach. Int J
Green Nanotechnol Biomed. 2012;4(3):199-206.
doi:10.1080/19430892.2012.705999
17. Haryono A. Sintesa Nanopartikel Perak dan Potensi APlikasinya. J Ris Ind. 2008;3(2):156-163.
18. Singh K, Panghal M, Kadyan S, Chaudhary U, Yadav JP. Antibacterial Activity of Synthesized Silver Nanoparticles from Tinospora cordifolia against Multi Drug Resistant Strains of Pseudomonas aeruginosa Isolated from Burn Patients Nanomedicine & Nanotechnology. J Nanomedicine
Nanotechnol. 2014;5(2):1-6. doi:10.4172/2157-7439.1000192
19. Jain J, Arora S, Rajwade JM, Omray P, Khandelwal S, Paknikar KM. Silver nanoparticles in therapeutics: Development of an antimicrobial gel formulation for topical use. Mol Pharm. 2009;6(5):1388-1401. doi:10.1021/mp900056g
20. Septyarin IP. Uji Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Perak Terhadap Mutu Sediaan Farmasi Krim Jerawat. J Chem Univ Negeri Surabaya. 2017;6(1):59-63.
33
Ekstraksi Tempe.; 2018.
22. Yanhendri, Yenny SY. Berbagai Bentuk Sediaan Topikal dalam Dermatologi. Cermin Dunia Kedokt. 2012;39(6):423-430.
23. Maheswara L. Optimasi Formula Gel Anti-Ageing Ekstrak Etil Asetat Isoflavon Tempe Dengan Carbopol 940 Sebagai Gelling Agent Dan
Propilenglikol Sebagai Humectant : Aplikasi Desain Faktorial.; 2008.
24. Yogesthinaga YW. Optimasi Gelling Agent Carbopol Dan Humektan Propilen Glikol Dalam Formulasi Sediaan Gel Ekstrak Etanol Daun
34
VIII. LAMPIRAN Lampiran 1. Publikasi Ilmiah
41 Lampiran 2. Pembuatan Ekstrak Tempe
42 Lampiran 3. Sertifikat Pengujian PSA
44 Lampiran 4. Laporan Hasil Uji Antibakteri
