PROSES BIOTRANSPORT
OBAT DALAM TUBUH
Drug in dosage form
Release
Drug particles in body fluids
Dissolution
Drug in solution Degradation
Absorption Liver Excretion GI Central Compartment Free Bound Distribution Peripheral Tissues Pharmacologic effect
Mekanisme :
• Absorpsi (tahap awal); penembusan zat aktif →(efek farmakologi); saat mencapai target mel.perantaraan darah → perubahan hayati (metabolisme) → eliminasi
• Penyerapan; penetrasi
• Distribusi/metabolisme; difusi
Kesamaan perlintasan melalui membran biologis
Berbeda utk setiap bahan aktif
MEMBRAN BIOLOGIS
Definisi
halangan/sawar yang dilalui zat aktif sebelum mengalami proses ADME
Bentuk
-sawar dpt mrp susunan beberapa lapisan sel (kulit) - atau hanya satu sel basal (epitel sel usus halus)
- atau bahkan berukuran lebih kecil dari sel itu sendiri (membran antar sel atau pembatas organ intraseluler spt inti atau mitokondria)
merupakan satu kesatuan struktur yang sama utk semua membran (hewan, manusia, tumbuhan)
Sifat Membran
Konsep dikembangkan oleh:
- Overton → lapisan tipis, bahan menyerupai lemak
- Stain and Danielli → tdd 2 lap lemak (fosfolipid & kolesterol), kutub hidrofob menghadap ke bgn dlm dan kutub hidrofil mrp basal protein berada difase berair.
- Singer & Nicholson (Mozaik cair) →lap.ganda
muskolipid yg tdk sinambung yang salah satu sisi nya disisipi protein
- Pratt & Taylor → membran tdd 2 pori (diameter 10 nm dan 50-70 nm); air, ion dan zat terlarut dpt melintasi membran
Struktur Mosaik
(konsep Singer&Nicholson) polar
non polar
Membrane Characteristics
1. Membrane Composition
Membrane Type Phospholipid Protein
General 40% 60% Inner mitochondrial 20-25% 75-80% Myelin 75% 25% phospholipid
{
polar head non-polar tailMembrane Characteristics
2. Membrane Structure
MEMBRANE COMPOSITION
MEMBRANE STRUCTURE
Terdiri atas :
2 basal lipid monomolekular fosfolipid dan kolesterol •Kutub hidrofob ke bagian dalam
Tebal 75 A
°
2 kutub hidrofil mengandung protein dan ujung fosfolipid yang polar
susunan statis
Model dinamik yang banyak diterima : Mosaik Cair – Matrik membran terdiri dari 2 lapisan lipid protein
globular yang tidak berkesinambungan dan saling menyesuaikan
– Gugus polar terletak pada permukaan membran dan non polar di dalam
– Tebal pori ± 85 A°
Membran sel
barrier permeasi obat, semipermeable
Faktor yg mempengaruhi obat melintasi membran
A.Komposisi membran sel
B. Sifat fisikokimia obat
Ukuran & bentuk kelarutan
Derajat ionisasi Kelarutan lipid
Characteristics of Cell membrane
– Lipid bilayer: bergerak scr horizontal, flexible,
& mgd seny polar yg tinggi.
– Molekul protein yg berfungsi sbg reseptor atau
ion channels di tempat obat bekerja.
Drug Characteristics
•molecular weight, shape, size
Tissue Estimated Pore Radius jejunem 7.5 A
ileum 3.5A
•lipid solubility
•ionization
•solubility in unstirred layer around cell
cell
unstirred layer
MECHANISMS OF BIOTRANSPORT
• Difusi Pasif
• Transpor Aktif
• Transpor dipermudah (fasilitasi)
• Vesikuler (Pinositosis dan Fagositosis)
• Transpor pasangan ion
MECHANISMS OF BIOTRANSPORT
Biotransport
Translokasi zat terlarut dari satu sisi barrier biologi ke sisi lainnya dlm bentuk utuh.
Passive Diffusion
semi-permeable membrane
DIFUSI PASIF
Transpor dari kadar tinggi ke rendah Gaya pendorong : gradien konsentrasi V = P (Ce - Ci)
V = D A K (Ce - Ci) X
Laju difusi tergantung pada :
– Tetapan difusi obat dalam bahan lipid (D) – Luas permukaan membran (A)
– Koefisien partisi (K) – Tebal membran (X) – Gradien konsentrasi
Pergerakan molekul obat
Molekul
obat
berpindah
scr acak
dari satu
titik ke titik
lain
Proses ini
disebut difusi
pasif
Tidak ada energi
yg dibutuhkan
utk mengangkut
Passive Diffusion
High
concentration
in this area
Pergerakan acak
dr daerah kons.
Tinggi ke kons.
rendah
Molekul obat
terdistribusi
secara merata
(equilibrium)
Passive Diffusion
C
e
l
l
M
e
m
b
r
a
n
e
Molekul obat dpt
berpindah dari
satu sel
membran ke sisi
lainnya scr
difusi pasif
Tapi molekul
obat hanya dpt
berpindah scr
difusi pasif jika
mrk terlarut dlm
Proses transport paling umum absoprsi
obat pd difusi pasif.
– Tergantung proses difusi melalui
phospholipid bilayer
– Harus ada perbedaan/gradien konsentrasi
melintasi membran
– harus senyawa larut lemak
– Harus dlm btk tdk ter-ion
TRANSPOR AKTIF
➢Arah absorpsi dari konsentrasi rendah ke tinggi
➢Diperlukan carrier dan energi
• Carrier merupakan konstituen membran, enzym yang mampu membentuk komplek dengan zat aktif dipermukaan membran
selanjutnya memindahkannya dan dilepaskan ke sisi lain, lalu carrier kembali ke tempat semula
Active Transport
M
e
m
b
r
a
n
e
Melibat sebuah
carrier molecule
Molekul obat
bertemu dg
molekul
pembawa
C
e
l
l
Sel memerlukan
energi untuk
membawa &
melepaskan
molekul bat ke
sisi yg lain
Active Transport
M
e
m
b
r
a
n
e
Melibat sebuah
carrier molecule
Molekul obat
bertemu dg
molekul
pembawa
C
e
l
l
Sel memerlukan
energi untuk
membawa &
melepaskan
molekul bat ke
sisi yg lain
Active Transport
M
e
m
b
r
a
n
e
Melibat sebuah
carrier molecule
Tidak seperti
difusi, transport
aktif tdk
tergantung
gradien
konsentrasi
C
e
l
l
Semua molekul
dpt berakhir di
sisi ini
TRANSPOR DIPERMUDAH (DIFUSI
TERFASILITASI)
Facilitated Diffusion
C
e
l
l
M
e
m
b
r
a
n
e
molekul tdk dpt
melewati
membran tanpa
bantuan
Molekul obat
memerlukan
carrier utk
menembus
membran
Facilitated Diffusion
M
e
m
b
r
a
n
e
Protein
pembawa
molekul dlm
membran
Ketika molekul
obat bertemu
carrier, ia akan
“membawa”
melintasi
membran
C
e
l
l
Facilitated Diffusion
M
e
m
b
r
a
n
e
Protein
pembawa
molekul dlm
membran
Ketika molekul
obat bertemu
carrier, ia akan
“membawa”
melintasi
membran
C
e
l
l
Facilitated Diffusion
M
e
m
b
r
a
n
e
Protein
pembawa
molekul dlm
membran
Ketika molekul
obat bertemu
carrier, ia akan
“membawa”
melintasi
membran
C
e
l
l
Facilitated Diffusion
M
e
m
b
r
a
n
e
Protein
pembawa
molekul dlm
membran
Molekul pembawa kemudian me-reset diri sendiriTdk ada energi sel yg digunakan Hanya bergerak dg gradien konsentrasi
C
e
l
l
Transport aktif & Transport dipermudah:
– Memerlukan carrier yg spesifik
– Proses akan jenuh pd substrat kons. tinggi
– Substrat bisa bersaing pd penyerapan
5-fluorouracil, obat antikanker, akan diserap oleh sistem transpor pyrimidine
Timbal akan diserap 0leh sistem tranport calcium
EXAMPLES OF TRANSPORTERS
TRANSPORTER Examples of drugs transported
Amino acids transporter Gabapentin, methyldopa, D-cycloserine
Oligopeptide transporter Cefadroxil, cefixime, cephalexin, lisinopril, captopril
Phosphate transporter Fosfomycin
P-glycoprotein efflux Etoposide, vinblastin Monocarboxylic acid
transporter
CHARACTERISTICS OF
CARRIER-MEDIATED TRANSPORT
Facilitated Diffusion Active Transport
Energi tidak √
Gradien konsentrasi tidak √
Exhibits saturation √ √
VESICULAR TRANSPORT
• Vesicular transport is a process of engulfing particles or dissolved materials by the cell
• Pinocytosis: engulfment of small solutes or fluids
• Phagocytosis: engulfment of larger particles or macromolecules (proteins)
• Endocytosis: moving into a cell
PINOSITOSIS
• Proses memungkinkan absorpsi molekul-molekul obat melewati membran dikarenakan kemampuan membran membalut bahan obat dengan membentuk sejenis vesikule yang menembus membran
Phagocytosis and Pinocytosis
Phagocytosis – sel mengalir disekitar
partikel besar & menelannya
Pinocytosis – cell takes in molecules
through invations in the membrane
Cell
Partikel asing
TRANSPORT PASANGAN ION
• Transport senyawa-senyawa terionisasi sangat kuat pada pH fisiologis
• Pembentukan kompleks netral (pasangan ion) dengan
substansi endogen seperti mucin memungkinkan difusi pasif dengan melewati membran
Filtrasi / konvektif
• Melalui pori membran (secara pasif) yang disebabkan gradien tekanan hidrostatik atau osmotik
• Transpor obat BM kecil (< 150) larut dalam air
• Laju absorpsi dipengaruhi oleh laju absorpsi air, ukuran molekul dan ukuran pori