LAPORAN PRAKTIKUM DESAIN DAN PENGEMBANGAN OBAT LAPORAN PRAKTIKUM DESAIN DAN PENGEMBANGAN OBAT
HUBUNGAN KUANTITATIF STRUKTUR DAN AKTIVITAS (QSAR) HUBUNGAN KUANTITATIF STRUKTUR DAN AKTIVITAS (QSAR)
Hari,
Hari, Jam Jam Praktikum Praktikum : : Jumat, Jumat, 10.00-13.00 10.00-13.00 WIBWIB Tanggal
Tanggal Praktikum Praktikum : : 10 10 November November 20172017 Kelompok
Kelompok : : 11
Asisten
Asisten : : 1. 1. Flamboyan Flamboyan Ayu Ayu Setya Setya KantisiKantisi 2. Intan Merita
2. Intan Merita
Anggota Kelompok Anggota Kelompok Nama
Nama NPM NPM TugasTugas
Andika
Andika Putri Putri 260110140040 260110140040 Hasil, Hasil, Pembahasan, Pembahasan, SimpulanSimpulan Eli
Eli Nur Nur Aisyah Aisyah 260110140041 260110140041 Teori Teori DasarDasar Auliana
Auliana Yuni Yuni K K 260110140042 260110140042 Teori Teori DasarDasar Putri
Putri Umniyyah Umniyyah 260110140043 260110140043 Hasil, Hasil, Pembahasan, Pembahasan, SimpulanSimpulan Nita Sari
Nita Sari 260110140044 260110140044 Hasil, Pembahasan, SimpulanHasil, Pembahasan, Simpulan Harumi
Harumi Ananda Ananda 260110140045 260110140045 Editor, Editor, Prinsip, Prinsip, Alat Alat Bahan,Bahan, Prosedur
Prosedur
LABORATORIUM ANALISIS FARMASI DAN KIMIA MEDISINAL LABORATORIUM ANALISIS FARMASI DAN KIMIA MEDISINAL
FAKULTAS FARMASI FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS PADJADJARAN UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR JATINANGOR 2017 2017
HUBUNGAN KUANTITATIF STRUKTUR DAN AKTIVITAS (QSAR)
I. Tujuan
Membuat persamaan QSAR yang diperoleh data percobaan yang sudah ada
II. Prinsip dan Teori Dasar 2.1 Prinsip
2.1.1 QSAR
Salah satu ruang lingkup kimia komputasi yang banyak digunakan adalah Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR). QSAR dapat digunakan untuk mempelajari hubungan antara struktur molekul dengan aktivitas biologisnya yang dinyatakan secara kuantitatif (Asmara, dkk, 2015).
2.1.2 Model Pendekatan Free-Wilson
Metode analisis yang juga disebut teori kontribusi gugus atau metode de novo ini didasarkan pada asumsi bahwa sumbangan variasi substitusi gugus-gugus dalam struktur senyawa induk memberikan kontribusi secara linier terhadap aktivitas biologis (Tahir,dkk, 2003). 2.1.3 Model Pendekatan Hansch
Hansch et al. di tahun 1960 mengidentifikasi ketergantungan nonlinier aktivitas biologis dengan log P dan memberikan persamaan berikut: Log(1/C) = a lop P – b (log P2) + c
Dimana 1/C = ukuran aktivitas biologi; Log P = log koefisien partisi octanol-air; a,b,c = koefisien regresi (Narasimhan, 2014).
2.2 Teori Dasar
2.2.1 Quantitative structure-activity relationship (QSAR)
Metode empiris untuk membangun model prediktif hubungan antara struktur molekul dan sifat-sifat bermanfaat menjadi semakin penting. Hal ini muncul karena penemuan dan pengembangan obat
menjadi lebih kompleks. Sejumlah besar informasi target biologis tersedia melalui biologi molekular. Otomatisasi sintesis kimia dan skrining farmakologis juga menyediakan sejumlah besar data eksperimen. Salah satu metode yang digunakan dalam pengembangan dan penemuan obat baru adalah Quantitative structure-activity relationship (QSAR) (Winkler, 2002). Quantitative structure-activity relationship (QSAR) merupakan pendekatan praktis dimana struktur kimia berkorelasi kuantitatif dengan aktivitas biologis atau reaktivitas kimia (Ishikawa et al, 2012).
Pemodelan QSAR banyak dipraktekkan di akademi, industri, dan institusi pemerintah di seluruh dunia. Pengamatan terbaru menunjukkan bahwa setelah bertahun-tahun memiliki dominasi yang kuat dengan metode berbasis struktur, nilai pendekatan QSAR berbasis statistik dalam membantu memandu pengoptimalan timbal balik mulai dipertimbangkan secara apik oleh beberapa kelompok CADD yang lebih besar. Model QSAR menemukan aplikasi yang luas untuk menilai potensi dampak bahan kimia, bahan, dan nanomaterial pada kesehatan manusia dan sistem ekologi. Bidang perluasan QSAR yang aktif adalah penggunaan model prediktif untuk tujuan peraturan oleh instansi pemerintah, di mana masih banyak alat dan database peraturan khusus yang sedang dikembangkan dan divalidasi
(Cherkasov et al, 2014).
Dalam analisis QSAR digunakan parameter elektronik dan parameter molekuler. Parameter elektronik digunkan dalam QSAR sebagai variabel bebas, diantaranya adalah muatan bersih atom (q), momen dwikutub (µ), energi hidrasi (EH), polarisabilitas molekular (α), energi total (ET), energi ikatan (Eb), energi atom terisolasi (Eat.is), energi elektronik (Ee), dan interaksi inti-inti (Eint) (Asmara, 2015).
Parameter molekuler meliputi parameter hidrofobik dan parameter sterik dalam QSAR adalah analog yang terdapat pada parameter elektronik dengan penambahan log P untuk parameter
hidrofobik (Asmara, 2015).
2.2.2 Model Pendekatan Hanch
Model pendekatan Hansch dikemukakan oleh peneliti bernama Hansch pada tahun 1963, konsep ini mengemukakan hubungan struktur kimia suatu senyawa dengan aktivitas biologi (log l/C). model pendekatan ini disebut juga pendekatan hubungan energy bebas linier
(linier free energy relationship atau LFER) atau pendekatan ekstra terdinomik (Wahyudi,2015).
Hubungan stuktur-sktivitas pada model pendekatan Hanch dinyatakan secara kuantitatif melalui parameter-parameter sifat fisikokimia dari substituen meliputi parameter hidrofobik, elektronik, dan sterik. Pendekatan ini dinyatakan melalui persamaan regresi linear ganda seperti berikut (Wahyudi,2015).
Log 1/C = a Ʃ π + b Ʃ σ + c Ʃ Es – d Keterangan:
C = kadar untuk respon biologis baku
Ʃ π + Ʃ σ + Ʃ Es = variable sifat-sifat lipofilik, elektronik, dan sterik dari gugus-gugus terhadap sifat-sifat senyawa induk yang berhubungan dengan aktivitas biologis.
a, b, c, dan d = tetapan/konstanta yang didapat dari perhintungan analisis regresi linear.
Model pendekatan Hansch memiliki keunggulan sebagai berikut. a. Lebih sederhana
b. Konsep ini secara langsung berhubungan dengan prinsip-prinsip kimia organik
c. Data parameter lebih mudah dipahami
d. Banyak dan sering digunakan dalam analisis QSAR (Wahyudi,2015).
2.2.3 Pemodelan Free Wilson
Model Free Wilson adalah metode sederhana dan efisien untuk deskripsi kuantitatif hubungan aktivitas struktur. Ini adalah satu-satunya metode numerik yang secara langsung menghubungkan fitur struktural dengan sifat biologis, berbeda dengan analisis Hansch, di mana sifat fisikokimia berkorelasi dengan nilai aktivitas biologis. Namun, kedua pendekatan tersebut saling terkait erat, tidak hanya dari
sudut pandang teoretis, namun juga penerapan praktisnya. Dalam banyak kasus, kedua model dapat dikombinasikan dengan pendekatan campuran yang mencakup parameter tipe Free Wilson untuk menggambarkan kontribusi aktivitas modifikasi struktural tertentu dan parameter fisikokimia untuk menggambarkan efek beberapa substituen
lain pada aktivitas biologis (Kubinyi, 1988).
Keuntungan model Free Wilson ini adalah dapat menghubungkan secara kuantitatif anatara struktur kimia dan aktivitas biologi dari turunan senyawa dengan berbagai gugus substituent pada berbagai zona (Siswandono, 2000).
Dikarena keterbatasan yang diakibatkan oleh konsep aditif, analisis Free Wilson memiliki beberapa kekurangan, terutama pada versi aslinya. Kekurangan tersebut diantaranya adalah:
1. Senyawa seri harus memiliki kerangka induk yang sama. Bila kerangka induknya berbeda harus dipertimbangkan dengan parameter tambahan.
2. Setidaknya dua posisi dalam molekul harus bervariasi agar bisa memasukkan lebih banyak titik data daripada variabel.
3. Substituen dalam posisi berbeda dari molekul seharusnya tidak memiliki pengaruh pada posisi lain, bila tidak, konsep aditif mungkin tidak benar (Kubinyi, 1988; Leach, 1996).
III. Alat dan Bahan 3.1 Alat
Alat yang digunakan dalam praktikum ini yaitu laptop. 3.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini yaitu aplikasi Microsoft Excel .
IV. Prosedur
Grup Sandoz membagi analisis analog kapsaisin kedalam tiga kategori. Daerah A yang berisi cincin aromatis, daerah B yang mendefinsikan ikatan amida, dan daerah C yang terisi oleh rantai samping hidrofobik. Hipotesis untuk daerah C mengasumsikan bahwa substituen kecil yang hidrofobik menaikkan aktivitas. Dengan memberikan asumsi ini, parameter yang dipilih adalah hidrofobisitas substituen (π) dan refraksivitas molar (MR) dengan data hasil eksperimen sbb:
1. Dibuat persamaan QSAR yang menghubungkan aktivitas dengan hidrofobisitas substituen (π).
2. Dibuat persamaan QSAR yang menghubungkan aktivitas dengan refraksivitas molar (MR).
3. Dibuat persamaan QSAR yang menghubungkan aktivitas dengan parameter hidrofobisitas substituen (π) dan refraksivitas molar
(MR).
4. Dari ketiga persamaan QSAR tersebut, pilihlah persamaan yang terbaik dengan membandingkan koefisien determinasi (R kuadrat) dari masing-masing persamaan.
5. Dari persamaan QSAR yang terbaik, buatlah grafik hubungan antara aktivitas hasil eksperimen dengan aktivitas hasil prediksi, kemudian hitung koefisien korelasinya.
V. Hasil dan Pembahasan
DAFTAR PUSTAKA
Asmara, A. P. 2015. Analisis Hubungan Kuantitatif Stuktur Dan Aktivitas Senyawa Turunan Triazolopiperazin Amida menggunakan Metode Semiempirik AM1. J. of Islamic Science and TechnologyVol.1(2): 125- 138.
Cherkasov, Artem et al . 2014. QSAR Modeling: Where have you been? Where are you going to?. Journal of Medicinal Chemistry. 57(12): 4977 – 5010.
Hansch, C., Kiehs K., dan Lawrence G. 1965. QSAR Study on Phenol Derivatives Series. J. Am. Chem. Soc. Vol.87: 5770.
Ishikawa, T., Hirano H., Saito H., Sano K., Ikegami Y., Yamaotsu N., Hirono S. 2012. Quantitative structure-activity relationship (QSAR) analysis to predict drug-drug interactions of ABC transporter ABCG2. Mini Reviews in Medicinal Chemistry. 12(6):505-514.
Kubinyi, Hugo. 1988. Free Wilson Analvsis. Theory, ApplicatiGns and its Relationship to Hansch Analysis. Molecular Informatics. 7 (3). 121-133. Leach, A.P. 1996. Molecular Modelling, Principles and Applications. Singapura:
Addison Wesley Longman Limited.
Narasimhan, B. 2014. Qsar By Hansch Analysis. Journal of Pharmaceutical and BioSciences. 2(4) : 2-6.
Siswandono dan B. Soekardjo. 2000. Kimia Medisinal Edisi I . Surabaya: Airlangga University Press.
Tahir, I., Wijaya, K., Widianingsih, D. 2003. Hubungan Kuantitatif Struktur-Aktivitas Antiradikal Senyawa Turunan Flavon / Flavonol Berdasarkan Pendekatan Free-Wilson. Makalah Seminar Nasional Kimia Fisik III . FMIPA UNDIP.
Wahyudi, E. 2015. Studi Hubungan Kuantitatif Stuktur aktivitas dari Amidasi Senyawa Etil- P-Metoksisinamat Sebagai Antiinflamasi Dengan Pendekatan Hansch dan Komputasi.Skripsi. Jakarta: UIN Syarif Hidayatullah
Winkler, DA. 2002. The role of quantitative structure--activity relationships (QSAR) in biomolecular discovery. Briefings in Bioinformatics.3(1):73-86.
