POLIMER FARMASETIKA
POLIMER FARMASETIKA
Dhadhang
Dhadhang WahyuWahyu KurniawanKurniawan Laboratorium
Laboratorium FarmasetikaFarmasetika UnsoedUnsoed @
POLIMER
POLIMER
Pendahuluan Pendahuluan Definisi Definisi BeratBerat molekulmolekul polimerpolimer
Penentuan
Penentuan beratberat molekulmolekul polimerpolimer
Penentuan
Penentuan beratberat molekulmolekul polimerpolimer
Polimer
Polimer sebagaisebagai zatzat pengentalpengental
Pembentukan
Pembentukan gel, gel, koaservasikoaservasi dandan
mikroenkapsulasi mikroenkapsulasi
6/19/2013
INTRODUCTION
INTRODUCTION
Polimer
Polimer digunakandigunakan secarasecara luasluas dalamdalam kehidupan
kehidupan kitakita seharisehari--harihari.. Dalam
Dalam sediaansediaan farmasetikafarmasetika polimerpolimer mempunyai
mempunyai beberapabeberapa aplikasiaplikasi, , a.la.l: : mempunyai
mempunyai beberapabeberapa aplikasiaplikasi, , a.la.l: : dalam
dalam pembuatanpembuatan botolbotol, syringes, , syringes, vials,
vials, cathaterscathaters, , dandan jugajuga dalamdalam formulasi
What is Polymer?
What is Polymer?
Kata
Kata “Polymer” “Polymer” berasalberasal daridari bahasabahasa Yunani
Yunani “Poly“Poly” yang ” yang bberartierarti banbanyayak dank dan “Meros”
“Meros” yang berarti bagianyang berarti bagian--bagian. bagian. Definisi: Definisi: 07/09/2010 07/09/2010 44 Definisi: Definisi:
Polimer adalah molekul rantai Polimer adalah molekul rantai panjang yang dirakit dari banyak panjang yang dirakit dari banyak
molekul yang lebih kecil yang disebut molekul yang lebih kecil yang disebut monomer.
Polimer
Polimer merupakanmerupakan MAKROMOLEKULMAKROMOLEKUL
Makromolekul terdiri dari: Makromolekul terdiri dari:
1.
1. Material biologis Material biologis
Contoh : karet alam, wool, selulosa, Contoh : karet alam, wool, selulosa, Contoh : karet alam, wool, selulosa, Contoh : karet alam, wool, selulosa, 2. Material nonbiologis
2. Material nonbiologis
Contoh : plastik, serat sintetik Contoh : plastik, serat sintetik
CH2 CH2CH CH H - N(CH2)5C - OH H O - N(CH2)5C - H O CH2 = CH - C = CH2 CH3 CH2CH = C CH2 -CH3 CH2 C CH3 CH2 C CH3
Polimer Monomer unit ulangan
Polietilena CH 2 = CH2 - CH2CH2 – poli(vinil klorida) CH 2 = CHCl - CH2CHCl – Poliisobutilena
Contoh
Contoh
2 CH3 2 C CH3 Poliisobutilena CH2 C CH3 CH3 CH2 C CH3 CH3 6/19/2013 6/19/2013 66Tata Nama Menurut IUPAC
Tata Nama Menurut IUPAC
1.1. PengidentifikasianPengidentifikasian unit struktural terkecil (unit struktural terkecil (USTUST)) 2.
2. Sub unit Sub unit USTUST ditetapkan prioritasnya ditetapkan prioritasnya
berdasarkan titik pengikatan dan ditulis berdasarkan titik pengikatan dan ditulis
prioritasnya menurun dari kiri ke kanan (lihat prioritasnya menurun dari kiri ke kanan (lihat penulisan nama polistirena)
penulisan nama polistirena) penulisan nama polistirena) penulisan nama polistirena)
3.
3. SubstituenSubstituen--substituen diberi nomor dari kiri ke substituen diberi nomor dari kiri ke
kanan kanan
4.
4. Nama Nama USTUST diletakkan dalam kurung biasa diletakkan dalam kurung biasa
(atau kurung siku dan kurung biasa kalau (atau kurung siku dan kurung biasa kalau perlu), dan diawali dengan
Tata Nama Menurut IUPAC
Tata Nama Menurut IUPAC
Untuk tata nama polimer non vinil seperti Untuk tata nama polimer non vinil seperti polimer kondensasi umumnya lebih rumit polimer kondensasi umumnya lebih rumit darpada polimer vinil. Polimer
darpada polimer vinil. Polimer--polimer ini polimer ini
biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan
monomer mula
monomer mula--mula mula atauatau gugus gugus fungsional dari unit ulangan.
fungsional dari unit ulangan.
Contoh : nylon, umumnya disebut nylon Contoh : nylon, umumnya disebut nylon--6,6 (66 atau 6/6),
6,6 (66 atau 6/6),
6/19/2013
Tata Nama (Nomenklatur)
Tata Nama (Nomenklatur)
T
Taktisitas aktisitas
diawali huruf
diawali huruf ii untuk isotaktik atau untuk isotaktik atau (sindiotaktik) sebelum poli
(sindiotaktik) sebelum poli..
Contoh :
Contoh : ii--polistirena (polimer polistirena dengan polistirena (polimer polistirena dengan taktisitas isotaktik) taktisitas isotaktik) CH2C CH3 CH2C CH3 CH2C CH3
Nama Sumber Nama IUPAC Polietilena Politetrafluoroetilena Polistirena Poli(asam akrilat) Poli(metilena) Poli(difluorometilena) Poli(1-feniletilena) Poli(1-karboksiletilena) Poli(asam akrilat) Poli(α-metilstirena) Poli(1-pentena) Poli(1-karboksiletilena) Poli(1-metil-1-feniletilena) Poli[1-(1-propil)etilena] 6/19/2013 6/19/2013 1010
Poli(α-metil stirena) CH2C CH3
Poli(1-pentena)
CH2CH
Proses Polimerisasi
Proses Polimerisasi
Monomer
Monomer polimerisasi Polimer
1. Polimerisasi kondensasi: polimerisasi yang disertai dengan pembentukan molekul kecil (H2O, NH3
2. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan 2. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan
pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer.
n H2C = CH CH2 C Cl Cl H n polivinilklorida (PVC) vinilklorida 6/19/2013 6/19/2013 1212
N O CH
CH2
Vinilpirolidon, suatu monomer, jika dipolimerisasi akan menjadi polivinilpirolidon (Povidone)
CH CH2 N O n Vinilpirolidon Povidone
Contoh polimerisasi
Contoh polimerisasi
monomer Unit Ulangan terikat secara
kovaken dengan unit ulangan lainnya
CH2 CH2
H2C CH2
n n
etilena Polimer polietilena
n H2N C C N C C O R H H R O H OH n - H2O
asam amino polipeptida
6/19/2013
Derajat Polimerisasi
Derajat Polimerisasi
Merupakan
Merupakan jumlah unit ulangan dalam jumlah unit ulangan dalam
rantai rantai Mn = DP x M0 Mn = DP x M0 Dimana Dimana . M DP M = n Dimana Dimana Mn
Mn = berat molekul rata= berat molekul rata--rata polimerrata polimer
M0
M0 = berat molekul unit ulangan ( sama = berat molekul unit ulangan ( sama dengan berat molekul monomer)
dengan berat molekul monomer)
DP
DP = derajat polimerisasi= derajat polimerisasi
0
. M
DP Mn= n
Contoh
Contoh
Polimer poli(vinil klorida), PVC memiliki Polimer poli(vinil klorida), PVC memiliki DP = 1000 maka berat molekulnya (Mn) DP = 1000 maka berat molekulnya (Mn)
adalah... adalah... Mn = DP x M0 Mn = DP x M0 Mn = DP x M0 Mn = DP x M0 M0 ( M0 (–– CH2CHCl CH2CHCl -- ) = 63, DP = 1000) = 63, DP = 1000 Mn = 63 x 1000 Mn = 63 x 1000 = 63000. = 63000. 6/19/2013 6/19/2013 1616
Kopolimer Kopolimer::
Polimer
Polimer dibentukdibentuk daridari duadua atauatau lebih
lebih monomer yang monomer yang berbedaberbeda -- [A [A –– B B –– A A –– B B –– A A –– B] B] –– Homopolimer Homopolimer :: Homopolimer Homopolimer :: Polimer
Polimer dibentukdibentuk daridari ikatanikatan monomer yang
monomer yang identikidentik -- [A [A –– A A –– A A –– A A –– A] A]
--Kopolimer
Kopolimer
adalah suatu polimer yang dibuat dari dua adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih monomer yang berlainan.
atau lebih monomer yang berlainan. Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer
yang terbentuk dari monomer pertama (A) yang terbentuk dari monomer pertama (A) dan monomer ke dua (B
dan monomer ke dua (B
6/19/2013
Jenis
Jenis Kopolimer
Kopolimer
1.
1. KopolimerKopolimer blokblok
--AA--AA--AA--AA--AA---BB--BB--BB--BB--B
B--A B
m n
m n
2. Kopolimer graft (tempel/cangkok
A A A A A A B B B B B B B B A B kopolimer sisir A A A A A A B A A kopolimer bintang 6/19/2013 6/19/2013 1919
Jenis Kopolimer
Jenis Kopolimer
3
3.. KopolimerKopolimer AcakAcak
-A-B-A-B-B-A-B-4. Kopolimer bergantian (alternating) 4. Kopolimer bergantian (alternating)
Kopolimer yang teratur yang mengandung
sequensial (deretan) bergantian dua unit monomer
-A-B-A-B-6/19/2013
Berat molekul polimer
Berat molekul polimer
Menentukan aplikasi polimer tersebut Menentukan aplikasi polimer tersebut Sebagai indikator dalam sintesa dan Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer
proses pembuatan produk polimer proses pembuatan produk polimer proses pembuatan produk polimer Studi kinetika reaksi polimerisasi Studi kinetika reaksi polimerisasi
Studi ketahanan produk polimer dan efek Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas produk
Penentuan Berat Molekul Polimer
Penentuan Berat Molekul Polimer
Analisis gugus fungsional secara fisik atau Analisis gugus fungsional secara fisik atau kimia
kimia
Pengukuran sifat koligatif Pengukuran sifat koligatif Hamburan cahaya Hamburan cahaya Hamburan cahaya Hamburan cahaya Ultrasentrifugasi Ultrasentrifugasi
Pengukuran viskositas larutan encer Pengukuran viskositas larutan encer Gel Permeation chromatography
Gel Permeation chromatography
6/19/2013
Klasifikasi Polimer
Klasifikasi Polimer
Berdasarkan
Berdasarkan asalasal atauatau sumbernyasumbernya
1.
1. PolimerPolimer AlamAlam
Tumbuhan
Tumbuhan : : karetkaret alamalam, , selulosaselulosa Hewan
Hewan : wool, : wool, suterasutera Hewan
Hewan : wool, : wool, suterasutera mineral
mineral 2.
2. PolimerPolimer SintetikSintetik hasil
hasil polimerisasipolimerisasi kondensasikondensasi hasil
Berdasarkan strukturnya
Berdasarkan strukturnya
Polimer linier Polimer linier Polimer bercabang Polimer bercabangPolimer jaringan tiga dimensi Polimer jaringan tiga dimensi
6/19/2013
Berdasarkan kegunaannya
Berdasarkan kegunaannya
1.
1. Polimer komersial (commodity polymers)Polimer komersial (commodity polymers)
Contoh: Polietilen (PE), polipropilen Contoh: Polietilen (PE), polipropilen (PP), polistirena (PS), polivinilklorida (PP), polistirena (PS), polivinilklorida (PVC), melamin formaldehid (PVC), melamin formaldehid (PVC), melamin formaldehid (PVC), melamin formaldehid 2.
2. Polimer teknik (engineering polymers)Polimer teknik (engineering polymers) 3.
3. Polimer fungsional (functional polymers)Polimer fungsional (functional polymers)
Contoh:
Contoh: polimer penghantar arus dan polimer penghantar arus dan
foton, polimer peka cahaya, membran, foton, polimer peka cahaya, membran, biopolimer
A.
A. BerdasarkanBerdasarkan asalnyaasalnya::
a)
a) PolimerPolimer AlamAlam:: e.g. Proteins
e.g. Proteins –– Collagen, Keratin, AlbuminCollagen, Keratin, Albumin Carbohydrates
Carbohydrates –– starch, cellulose, starch, cellulose, glycogen. glycogen. DNA, RNA DNA, RNA Synthetic Polymers : Synthetic Polymers :
Klasifikasi
Klasifikasi Polimer
Polimer
07/09/2010
07/09/2010 2626
b)
b) Synthetic Polymers :Synthetic Polymers :
e.g. polyesters,
e.g. polyesters, polyanhydridespolyanhydrides, polyamides., polyamides.
B.
B. BerdasarkanBerdasarkan BioBio--stability :stability :
a)
a) BioBio--degradable Polymers :degradable Polymers :
e.g. polyesters, proteins, carbohydrates, etc e.g. polyesters, proteins, carbohydrates, etc b)
b) Non Non –– biodegradable Polymers :biodegradable Polymers :
e.g. ethyl cellulose, HPMC, acrylic polymers, e.g. ethyl cellulose, HPMC, acrylic polymers, silicones.
C.
C. BerdasarkanBerdasarkan TipeTipe ReaksiReaksi PolimerisasiPolimerisasi::
a)
a) PolimerPolimer AdisiAdisi:: Molekul
Molekul monomer monomer terikatterikat satusatu samasama lain
lain tanpatanpa kehilangankehilangan atomatom--atom atom yang lain
yang lain e.g.
e.g. AlkeneAlkene monomersmonomers e.g.
e.g. AlkeneAlkene monomersmonomers b)
b) PolimerPolimer KondensasiKondensasi:: Biasanya
Biasanya duadua monomer monomer berbedaberbeda bergabung
bergabung dengandengan disertaidisertai hilangnyahilangnya sebagian
sebagian molekulmolekul, , biasanyabiasanya air. air. e.g. polyesters, polyamides.
D.
D. BerdasarkanBerdasarkan InteraksiInteraksi dengandengan Air:Air:
a)
a) PolimerPolimer HidrofobikHidrofobik Non Non –– biodegradable biodegradable ::
Merupakan
Merupakan senyawasenyawa inert inert dandan dieliminasidieliminasi utuhutuh dari
dari tempattempat aplikasiaplikasi. . e.g. polyethylene
e.g. polyethylene –– vinyl acetate, polyvinyl vinyl acetate, polyvinyl chloride.
chloride.
b)
b) HydrogelsHydrogels ::
Polimer
Polimer iniini mengembangmengembang tapitapi tidaktidak terlarutterlarut ketikaketika
07/09/2010
07/09/2010 2828
Polimer
Polimer iniini mengembangmengembang tapitapi tidaktidak terlarutterlarut ketikaketika kontak
kontak dengandengan air.air. e.g. polyvinyl
e.g. polyvinyl pyrrolidonepyrrolidone
c)
c) Soluble PolymersSoluble Polymers::
Merupakan
Merupakan polimerpolimer uncrossuncross--linked linked dengandengan beratberat molekul
molekul moderatmoderat yang yang larutlarut didi dalamdalam air. air. e.g. HPMC, PEG
d.
d. Berdasarkan
Berdasarkan interaksi
interaksi dengan
dengan air
air
d) Biodegradable Polymers d) Biodegradable Polymers ::
Polimer
Polimer yang yang hilanghilang daridari tempattempat pemberian
pemberian sebagaisebagai responrespon terhadapterhadap adanya
adanya reaksireaksi kimiakimia sepertiseperti hydrolysis.hydrolysis. adanya
adanya reaksireaksi kimiakimia sepertiseperti hydrolysis.hydrolysis. e.g.
e.g. PolyacrylicPolyacrylic acid. acid. PolyglycolicPolyglycolic acid.
Karakteristik
Karakteristik Polimer
Polimer yang Ideal
yang Ideal
Inert and compatible
Inert and compatible dengandengan lingkunganlingkungan.. Non
Non--toxic.toxic. Mudah
Mudah diberikandiberikan..
07/09/2010
07/09/2010 3030
Mudah
Mudah diberikandiberikan.. Fabrikasinya
Fabrikasinya mudahmudah dandan tidaktidak mahalmahal Memiliki
Pemakaian
Pemakaian Polimer
Polimer
dalam
dalam Bidang
Bidang Farmasi
Farmasi
Penutup
Penutup karetkaret dandan tube tube plastikplastik alatalat suntiksuntik: : polietilen
polietilen, , polistirenapolistirena, , polikarbonatpolikarbonat Penyalut
Penyalut tablet: tablet: hidroksihidroksi propilpropil metilmetil selulosa
selulosa, , polietilenpolietilen glikolglikol, CMC, CMC--NaNa selulosa
selulosa, , polietilenpolietilen glikolglikol, CMC, CMC--NaNa Bahan
Bahan pengikatpengikat dalamdalam tablet: tablet: akasiaakasia, , gelatin
gelatin Sebagai
Sebagai obatobat: insulin, : insulin, metilselulosametilselulosa, , polikarbofil
polikarbofil Sebagai
Aplikasi
Aplikasi dalam
dalam Bentuk
Bentuk Sediaan
Sediaan
Konvensional
Konvensional
Tablet: Tablet:
-- sebagaisebagai pengikatpengikat
-- untukuntuk menutupimenutupi rasa yang rasa yang tidaktidak enakenak -- untukuntuk tablet tablet salutsalut enterikenterik
Liquids : Liquids : 07/09/2010 07/09/2010 3232 Liquids : Liquids :
-- peningkatpeningkat viskositasviskositas
-- untukuntuk mengendalikanmengendalikan lajulaju
Semisolids : Semisolids :
-- dalamdalam sediaansediaan gelgel -- dalamdalam ointmentsointments
In
Pembentukan Gel
Pembentukan Gel
Gel terdiri dari dua fase yang saling Gel terdiri dari dua fase yang saling
berpenetrasi, yang satu adalah padatan berpenetrasi, yang satu adalah padatan sedangkan yang lain adalah cairan
sedangkan yang lain adalah cairan
Dalam gel, polimer bertindak sebagai Dalam gel, polimer bertindak sebagai Dalam gel, polimer bertindak sebagai Dalam gel, polimer bertindak sebagai padatan yang terisi oleh cairan
Polimer sebagai zat pengental
Polimer sebagai zat pengental
Mempunyai kemampuan yang baik dalam Mempunyai kemampuan yang baik dalam meningkatkan viskositas larutan
meningkatkan viskositas larutan
Contoh: larutan 2% metil selulosa dalam Contoh: larutan 2% metil selulosa dalam air mempunyai viskositas 80 poise
air mempunyai viskositas 80 poise air mempunyai viskositas 80 poise air mempunyai viskositas 80 poise
6/19/2013
Koaservasi
Koaservasi
Merupakan salah satu metode Merupakan salah satu metode
pembentukan mikrokapsul oleh polimer pembentukan mikrokapsul oleh polimer
Materi inti harus berupa serbuk halus yang Materi inti harus berupa serbuk halus yang didispersikan dalam cairan yang berisi
didispersikan dalam cairan yang berisi didispersikan dalam cairan yang berisi didispersikan dalam cairan yang berisi polimer
polimer
Larutan tersebut di tambah elektrolit, Larutan tersebut di tambah elektrolit, kemudian didinginkan
kemudian didinginkan Kemudian dikeringkan Kemudian dikeringkan
Aplikasi dalam Penghantaran Obat Terkendali (Controlled Drug Delivery)
Reservoir Systems Reservoir Systems
-- OcusertOcusert SystemSystem
-- ProgestasertProgestasert SystemSystem
-- Reservoir Designed Reservoir Designed TransdermalTransdermal PatchesPatches
07/09/2010
07/09/2010 3636
-- Reservoir Designed Reservoir Designed TransdermalTransdermal PatchesPatches
Matrix Systems Matrix Systems
Swelling Controlled Release Systems Swelling Controlled Release Systems Biodegradable Systems
Biodegradable Systems Osmotically
Biodegradable Polymers Used for Medical
Biodegradable Polymers Used for Medical
Applications
Applications
Natural polymers Natural polymers Fibrin Fibrin Collagen Collagen Chitosan Chitosan Gelatin Gelatin Hyaluronan Hyaluronan ... Hyaluronan Hyaluronan ... Synthetic polymers Synthetic polymersPLA, PGA, PLGA, PCL,
PLA, PGA, PLGA, PCL, PolyorthoestersPolyorthoesters GG Poly(
Poly(dioxanonedioxanone)) Poly(anhydrides) Poly(anhydrides) Poly(
Poly(trimethylenetrimethylene carbonate)carbonate) Polyphosphazenes