TUGAS MATA KULIAH PEMINATAN HIDROKOLOID ARTIKEL
PENGARUH PH DAN SUHU TERHADAP SWELLING BEHAVIOUR DAN KECEPATAN PELEPASAN ZAT AKTIF PADA HYDROGEL
Dosen Mata Kuliah:
Dr. Y.C. Danarto, S.T., M.T.
Penyusun:
Christella Quinta Pranasita / NIM I 0520017
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA – FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
2023
Pengaruh pH dan Suhu Terhadap Swelling Behaviour dan Kecepatan Pelepasan Zat Aktif pada Hydrogel
Hydrogel merupakan bahan polimer dengan kemampuan penyerapan air yang tinggi, telah menjadi fokus penelitian yang intens dalam berbagai bidang seperti biomedis, farmasi, dan teknologi pemisahan. Pengendalian pembengkakan (swelling) hydrogel menjadi sangat penting dalam memahami dan memanfaatkan sifat-sifatnya. Kecepatan pelepasan zat aktif dari hydrogel adalah parameter penting yang perlu dipertimbangkan dalam pengembangan formulasi. Dalam artikel ini, kami akan membahas pengaruh pH dan suhu terhadap swelling behaviour dan kecepatan pelepasan zat aktif pada hydrogel. Pemahaman tentang faktor-faktor ini akan membantu pengembangan dan aplikasi lebih lanjut dari hydrogel dalam berbagai bidang.
1. Pengaruh pH terhadap swelling behaviour dan kecepatan pelepasan zat aktif
pH adalah faktor kunci yang mempengaruhi pembengkakan hydrogel. Gugus fungsional dalam struktur polimer hydrogel, seperti gugus asam atau basa, dapat berinteraksi dengan ion-ion dalam larutan sehubungan dengan perubahan pH. Perubahan pH larutan akan mempengaruhi tingkat ionisasi gugus tersebut, yang pada gilirannya mempengaruhi kelarutan dan daya serap air oleh hydrogel. Misalnya, pada hydrogel berbasis asam, peningkatan pH larutan akan mengurangi konsentrasi ion hidrogen (H+), sehingga mengurangi kekuatan gaya tarik antar-molekul dalam hydrogel. Akibatnya, jumlah air yang diserap oleh hydrogel meningkat, menyebabkan pembengkakan yang lebih besar.
Sebaliknya, pada hydrogel berbasis basa, penurunan pH akan meningkatkan konsentrasi ion hidrogen, sehingga mengurangi kelarutan dan pembengkakan hydrogel.
Interaksi antara zat aktif dan hydrogel dapat dipengaruhi oleh pH larutan. Pada hydrogel berbasis asam atau basa, perubahan pH dapat
mempengaruhi tingkat ionisasi gugus fungsional dalam hydrogel, yang pada gilirannya memengaruhi kekuatan interaksi antara zat aktif dan hydrogel. Sebagai contoh, jika zat aktif terikat pada gugus asam dalam hydrogel, peningkatan pH larutan akan mengurangi kekuatan ikatan tersebut. Akibatnya, kecepatan pelepasan zat aktif meningkat. Sebaliknya, pada hydrogel berbasis basa, penurunan pH dapat mengurangi kekuatan interaksi antara zat aktif dan hydrogel, yang juga dapat meningkatkan kecepatan pelepasan.
2. Pengaruh suhu terhadap swelling behaviour dan kecepatan pelepasan zat aktif
Suhu juga memiliki pengaruh yang signifikan pada swelling behaviour hydrogel. Peningkatan suhu menyebabkan peningkatan energi termal dan mobilitas molekul dalam hydrogel. Akibatnya, gaya antarmolekul yang menghalangi penetrasi air ke dalam jaringan hydrogel menjadi lebih lemah. Ini mengakibatkan pembengkakan yang lebih besar pada suhu yang lebih tinggi. Selain itu, perubahan suhu juga dapat mempengaruhi sifat fisik dan kimia hydrogel itu sendiri. Peningkatan suhu dapat mengubah kelarutan zat aktif dalam hydrogel, yang pada gilirannya mempengaruhi penyerapan air dan pembengkakan. Selain itu, perubahan suhu juga dapat mempengaruhi struktur polimer hydrogel, termasuk ikatan antarmolekul dan kepadatan jaringan. Hal ini dapat mempengaruhi ketersediaan ruang untuk penyerapan air dan mengubah tingkat pembengkakan.
Peningkatan suhu dapat meningkatkan difusi molekuler dalam hydrogel, yang pada gilirannya meningkatkan kecepatan pelepasan zat aktif. Peningkatan energi termal pada suhu yang lebih tinggi meningkatkan mobilitas molekul dan memfasilitasi pergerakan zat aktif melalui jaringan hydrogel. Selain itu, perubahan suhu juga dapat mempengaruhi sifat fisik dan kimia hydrogel itu sendiri, seperti perubahan viskositas dan kelarutan
zat aktif. Pada suhu yang lebih tinggi, peningkatan kelarutan zat aktif dalam hydrogel dapat mempercepat pelepasan. Namun, perubahan suhu juga harus dipertimbangkan dengan hati-hati karena dapat mempengaruhi stabilitas zat aktif atau menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan pada struktur hydrogel.
Penting untuk dicatat bahwa efek pH dan suhu pada swelling behaviour hydrogel dapat bervariasi tergantung pada jenis polimer, komposisi kimia, dan struktur dari hydrogel yang digunakan. Oleh karena itu, karakterisasi dan studi eksperimental yang cermat diperlukan untuk memahami pengaruh pH dan suhu pada hydrogel tertentu.
Pada penelitian Budianto, dkk. (2015) [1] menyelidiki pengaruh agen pengikat silang, pH dan temperatur pada swelling behaviour dari hidrogel chitosan yang berikatan silang. Hasil penelitian menunjukkan perilaku responsif pH dan suhu yang khas seperti pH rendah (pH 4) dan suhu tinggi (55o°C) memiliki pembengkakan maksimum sedangkan pH tinggi (pH 10) dan suhu rendah (35°C) menunjukkan pembengkakan minimum. Film hidrogel kitosan berikatan silang dikarakterisasi dengan FTIR.
Penelitian yang dilakukan oleh Zhao, dkk. (2017) [2]
menginvestigasi pengaruh pH dan suhu pada kecepatan pelepasan zat aktif dari hydrogel polimer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan pH larutan pengelar dapat mempengaruhi kecepatan pelepasan zat aktif.
Peningkatan pH larutan pengelar mengakibatkan peningkatan kecepatan pelepasan zat aktif, sedangkan penurunan pH larutan pengelar mengakibatkan penurunan kecepatan pelepasan. Sedangkan penelitian oleh Li, dkk. (2019) [3] menyelidiki pengaruh suhu terhadap kecepatan pelepasan zat aktif pada hydrogel berbasis kitosan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan suhu dapat meningkatkan kecepatan pelepasan zat aktif. Hal ini dapat dijelaskan oleh peningkatan difusi
molekuler dalam jaringan hydrogel pada suhu yang lebih tinggi, yang memungkinkan zat aktif untuk keluar lebih cepat.
Pengaruh pH dan suhu terhadap swelling behaviour dan kecepatan pelepasan zat aktif pada hydrogel sangat penting dalam pengembangan sistem penghantaran obat berbasis hydrogel. Penelitian dalam bidang ini telah menunjukkan bahwa pH larutan pengelar dan suhu dapat mengubah pembengkakan hydrogel dan kecepatan pelepasan zat aktif. Pemahaman yang lebih baik tentang pengaruh faktor-faktor ini akan memungkinkan desain yang lebih efektif dan kontrol yang tepat dalam pengembangan sistem penghantaran obat berbasis hydrogel.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Budianto, E., et al. (2015). Effect of crosslinking agents, pH and temperature on swelling behavior of cross-linked chitosan hydrogel. Asian Journal of Applied Sciences, 3(5).
[2] Zhao, X., et al. (2017). pH- and temperature-sensitive hydrogels based on poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) for controlled drug release. Journal of Applied Polymer Science, 134(41), 45298.
[3] Li, Y., et al. (2019). Thermosensitive hydrogel based on chitosan for controlled drug release. Materials Science and Engineering: C, 94, 659-665.
