“EMULSION”
(EMULSI)
PENDAHULUAN •
Menurut FI III : 9
Emulsi adalah sediaan yang mengandung bahan obat cair atau cairan obat terdispersi dalam cairan pembawa distabilkan dengan zat pengemulsi atau surfaktan yang cocok. •
Menurut Parrot : 354
Emulsi adalah suatu sistem polifase dari 2 campuran yang tidak saling bercampur. Salah satunya tersuspensi dengan bantuan emulgator keseluruh partikel lainnya. Ukuran diameter partikelnya 0.2 – 50 m. •
Menurut Physical Pharmacy : 522
Emulsi adalah sistem yang tidak stabil secara termodinamika mengandung paling sedikit dua fase cair yang tidak bercampur satu diantaranya diantaranya terdispersi terdispersi sebagai globul-globul g lobul-globul (fase pendispersi) dalam fase cair lainnya (fase kontinyu) distabilkan dengan adanya bahan pengemulsi/emulgator. •
Menurut FI IV : 6
Emulsi adalah sistem dua fase dimana salah satu cairannya cairannya terdispersi terdispersi dalam cairan yang lain dalam bentuk tetesan-tetesan tetesan-tetesan kecil.
•
Menurut Formularium Nasional : 412
Emulsi adalah sediaan berupa campuran terdiri dari dua fase cairan dalam sistem dispersi; yang satu terdispersi sangat halus dan merata dalam fase cairan lainnya; umumnya dimantapkan dengan zat pengemulsi. •
Menurut DOM Martin : 508
Emulsi adalah sistem heterogen, terdiri dari kurang lebih satu cairan yang tidak tercampurkan yang terdispersi dalam cairan lainnya dalam bentuk tetesan-tetesan di mana diameternya kira-kira 0,1 mm atau dapat diartikan sebagai dua fase yang terdiri dari satu cairan yang terdispersi dalam cairan lainnya yang tidak tercampurkan. •
Menurut Ensyclopedia : 138
Umumnya digambarkan sebagai sistem heterogen, terdiri dari dua cairan yang tidak bercampur. Satu diantaranya didispersikan secara seragam sebagai tetesan kecil dalam cairan lain.
Maka Dapat disimpulkan Emulsi adalah suatu campuran yang tidak stabil secara termodinamis, dari dua cairan yang pada dasarnya tidak saling bercampur Emulsi terdiri dari dua bagian utama yaitu Komponenkomponen yang terdistribusi di dalam sebuah emulsi, dinyatakan dinyatakan sebagai se bagai fase fase terdispersi/f terdispersi/fase ase dalam atau fase fase terbuka (dalam bentuk globul). Komponen-komponen yang mengandung cairan disperse dinyatakan sebagai bahan pendispersi atau fase atau fase luar atau atau fase tertutup tertutup (fase (fase kontinu). kontinu). Umumnya untuk membuat suatu emulsi yang stabil, perlu fase ketiga atau bagian ketiga dari emulsi, yaitu zat pengemulsi (emulsifying agent)
Mengapa atau apa alasannya suatu sediaan dibuat dalam bentuk sediaan emulsi tidak dibuat dalam bentuk sediaan yang lain saja..? Alasannya: 1. Keadaan pasien 2. Sifat Sifat fisik fisika a dari dari zat zat aktif aktif (Bia (Biasan sanya ya Hub Hub.. Dg Kepolar epolaran an dan dan stabilitas Z.A)
KEUNTUNGAN SEDIAAN EMULSI sediaan emulsi mempunyai beberapa keuntungan, yaitu baik digunakan untuk pasien yang sukar menelan, terutama pada anak-anak, mempunyai mempunyai homogenitas tinggi, dapat menutupi rasa tidak enak atau pahit dari obat, mengurangi penguraian zat aktif yang tidak stabil dalam air. air.
JENIS EMULSI a. Emulsi sederhana Berdasarkan fase terdispersinya, dikenal dua jenis emulsi yaitu: 1. Emulsi tipe Oil in Water (o/w) emulsi minyak dalam air, yaitu bila fase minyak didispersikan sebagai bulatan-bulatan ke seluruh fase kontinu air. Emulsi obat untuk pemberian oral biasanya bertipe o/w dan membutuhkan zat pengemulsi (emulgator) o/w. Contoh: zat-zat yang bersifat nonionic, akasia (gom), tragacanth, dan gelatin. 2.
Emulsi tipe Water in Oil (w/o) emulsi air dalam minyak, yaitu bila fase minyak bertindak sebagai fase kontinu. Emulsi farmasi w/o digunakan hamper untuk semua penggunaan luar. Emulgator yang digunakan Contohnya: sabun-sabun polivalen (kalsium palmitat), kolesterol.
b. Emulsi Ganda/Kompleks Sistem emulsi ganda/kompleks akan diperoleh jika didalam bola-bola emulsi yang terbentuk masih terdapat lagi globul-globul dari fase lainnya. Sistem semacam ini dinyatakan sebagai emulsi w/o/w atau emulsi o/w/o.
SISTEM EMULSI KHUSUS Emulsi Ganda (w/o/w) Emulsi ini dibuat dengan mencampur suatu pengemulsi w/o seperti sorbitan mono-oleat dengan suatu fase minyak seperti petrolatum cair dalam suatu mixer dan perlahan-lahan menambahkan fase air untuk membentuk suatu air dalam minyak. Emulsi air dalam minyak tersebut kemudian didispersikan kedalam suatu larutan air dengan pengemulsi o/w (tween 80) diaduk dalam homogenizer (penggiling koloid) sehingga terbentuk w/o/w. Tujuan pembuatan emulsi tersebut ditujukan untuk memperpanjang kerja obat dan menjaga kestabilan zat aktif. sorbitan monooleat
(tween 80
Bagaimana cara menentukan tipe dari suatu emulsi? Apakah emulsi tersebut merupakan tipe emulsi o/w atau w/o? Test Pengenceran Tetesan Metode ini berdasarkan prinsip bahwa suatu emulsi akan bercampur dengan yang menjadi fase luarnya. Misalnya suatu emulsi tipe m/a, maka emulsi ini akan mudah diencerkan dengan penambahan air. Begitu pula sebaliknya dengan tipe a/m. (Andre. 2009) Test Kelarutan Pewarna Sejumlah kecil zat warna yang larut dalam air seperti biru metilen atau brilliant blue FCF bisa ditaburkan pada permukaan emulsi. Jika air mearupakan fase luar, yakni, jika emulsi tersebut bertipe o/w, zat tersebut akan melarut didalalmnya dan berdifusi merata ke seluruh bagian dari air tersebut. Jika emulsi tersebut bertipe w/o, partikel-partikel zat warna akan tinggal bergerombol pada permukaan. (Tim penyusun, 2008) •
•
Test Creaming (Arah Pembentukan Krim) Creaming adalah proses sedimentasi dari tetesan-tetesan terdispersi berdasarkan densitas dari fase internal dan fase eksternal. Jika densitas relative dari kedua fase diketahui, pembentukan arah krim dari fase dispersi dapat menunjukkan tipe emulsi yang ada. Pada sebagian besar sistem farmasetik, densitas fase minyak atau lemak kurang dibandingkan fase air; sehingga, jika terjadi krim pada bagian atas, maka emulsi tersebut adalah tipe m/a, jika emulsi krim terjadi pada bagian bawah, maka emulsi tersebut merupakan tipe a/m. (Andre. 2009) •
Test Konduktivitas Elektrik Metode ini berdasarkan prinsip bahwa air atau larutan berair mampu menghantarkan listrik, dan minyak tidak dapat menghantarkan listrik. Jika sepasang elektroda yang dihubungkan dengan suatu sumber listrik luar dan dicelupkan dalam emulsi. Jika fase luar adalah air, aliran listrik akan melalui emulsi tersebut dan dapat dibuat untuk membelokkan jarum voltmeter atau menyebabkan suatu cahaya dalam sirkuit berpijar. Jika minyak merupakan fase kontinu, emulsi tersebut itdak dapat membawa arus listrik. (Tim penyusun, 2008) •
Pembentukan emulsi oil in water emulsion
water in oil emulsion
Diagram
Simbol
oil/water
o/w
Water/oil
Karakteristik
terasa greasy, dapat penghantar listrik, dapat terencerkan dengan terencerkan dengan air minyak atau pelarut (solven)
Contoh
susu
margarine
w/o
R/
Parafin cair 20% Emulgator 5% Air ad 100%
Secara teoritis emulgator HLB 12 merupakan emulgator yang paling cocok untuk pembuatan emulsi dengan formula diatas. Tetapi pada kenyataannya jarang sekali ditemukan surfaktan dengan HLB yang nilainya persis sama dengan nilai HLB butuh fase minyak. Oleh karena itu, penggunaan kombinasi surfaktan dengan nilai HLB rendah dan tinggi akan memberikan hasil yang lebih baik. Hal ini disebabkan karena dengan menggunakan kombinasi emulgator akan diperoleh nilai HLB mendekati nilai HLB butuh minyak. Misalnya pada emulsi tersebut diatas menggunakan kombinasi Tween 80 (HLB 15) dan Span (HLB 4,3), diperlukan perhitungan jumlah masin-masing emulgator. Jumlah tersebut dapat dihitung melalui cara berikut: Jumlah emulgator yang dibutuhkan = 5% X 100 gram = 5 gram Misalnya jumlah Tween 80 = a gram, maka Span 80 = (5-a) gram, persamaannya: (a x 15) + {(5-a) x 4,3} = (5 x12) 15 a + 21,5 – 4,3a = 60 10,7a = 38,5 , a = 3,6 Jadi jumlah Tween 80 yang dibutuhkan = 3,6 gram. Jumlah Span 80 yang dibutuhkan = (5 – 3,6) gram = 1,4 gram. Disamping itu, penggunaan kombinasi dua emulgator akan menghasilkan emulsi yang lebih stabil karena terbentuknya lapisan tipis yang lebih rapat pada permukaan globul.
•
Span 80 = 4,3
8.25
6.75 •
Tween 80 = 15
2.45 10.7
Span
=
Tween
=
x 5 gr
= 1.145 g
+
Contoh: Bagaimana cara menghitung HLB 3 yang mana nilai HLB tersebut secara teoritis sangat cocok untuk membuat emulsi o/w dengan resep R/
Oleum recini 20% Emulgator 5% Saccharin 0,1% Air ad 100%
Dalam pembuatan suatu emulsi, pemilihan emulgator merupakan faktor yang penting untuk diperhatikan karena mutu dan kestabilan suatu emulsi banyak dipengaruhi oleh emulgator yang digunakan. Salah satu emulgator yang banyak digunakan dalam pembuatan emulsi adalah surfaktan. Mekanisme kerja emulgator yaitu menurunkan tegangan antarmuka air dan minyak serta membentuk lapisan film pada permukaan globulglobul fase terdispersi. Secara kimia, molekul surfaktan terdiri dari gugus polar dan nonpolar. Apabila surfaktan dimasukkan kedalam sistem yang terdiri dari air dan minyak, maka gugus polar akan terarah ke fase air sedangkan gugus nonpolar akan mengarah ke fase minyak. Surfaktan yang mempunyai gugus polar yang lebih kuat akan cenderung membentuk emulsi air dalam minyak.
Apa yang terjadi pada emulsi selama penyimpanan? Partikel
selalu bergerak disebut Brownian Movement
Terjadi
tabrakan antar partikel (jutaan tabrakan tiap detiknya)
Partikel
terkenai gaya gravitasi sepanjang waktu
Destabilisasi Emulsi Sistem emulsi dapat di-destabilisasi melalui mekanisme berikut: •
Creaming
•
Flocculation
•
Coalescence
Creaming •
Selama penyimpanan, adanya perbedaan densitas antara minyak dan air, terdapat kecenderungan fase minyak untuk terkonsentrasi di atas sistem emulsi
Polydisperse vs Monodisperse
Creaming •
•
•
•
•
Bila ada perbedaan densitas, maka dua fase dalam emulsi cenderung akan memisah Minyak lebih kecil densitasnya (~ 0.8) dibandingkan dengan air (1.0 ) Buoyancy force (Hukum Archimedes) Friction force (Hukum Stokes) Gerakan dari droplet <1 mm/hari, tidak terjadi creaming
Creaming Creaming merupakan proses alami, apabila suatu cairan yang memiliki perbedaan kerapatan yang satu dengan yang lainnya dicampurkan terdispersi maka akan terjadi pemisahan (sebagai proses sedimentasi) yang mengarah keatas (sedimentasi negatif ) dan mengarah kebawah (sedimentasi positif). Kecepatan suatu emulsi membentuk Creaming dapat ditentukan dengan Hukum Stokes V= d2.(ρ1-ρ2).g 18ƞ
Contoh soal: Suatu emulsi o/w mengandung minyak mineral dengan bobot jenis 0,90 terdispersi dalam suatu fase air yang mempunyai bobot jenis 1,05. jika partikel minyak mempunyai diameter rata-rata 5µm, dan fase luar memiliki viskositas 0,5 poise dn konstanta gravitasi 981cm/deik 2, berapakah kecepatan creaming dalam cm/hari? Jawab: Ρ1 = 0,90 Ρ2 = 1,05 Ƞ = 0,5 poise (0,5 dyne.detik/cm 2 atau 0,5 g/cm.detik) d = 5µm atau 5x10-4 cm g = 981cm/deik 2 = (5x10-4)2 x (0,90-1,05) x 981 = -4,1 x 10-6 cm/detik 18 x 0,5 Dan karena 24 jam adalah 86.400 detik dan serta pembentukan creaming keatas maka kecepatan sedimentasi (-v), Sehingga: -v = -4,1 x 10-6 cm/detik x 86.400 detik/hari = 0,35 cm/hari V
Flocculation •
Flocculation diartikan sebagai proses dimana dua atau lebih droplet saling menempel tanpa kehilangan identitas
Flocculation vs Coalescence
Coalescence •
Coalescence merupakan proses ketika dua atau lebih droplet bergabung dan membentuk droplet yang lebih besar
Interaksi partikel Interaksi antara partikel yang terdispersi adalah jumlah dari: gaya tarik van der Waals dan gaya tolak elektrostatik Bila gaya tarik > gaya tolak tidak stabil Bila gaya tarik < gaya tolak stabil
Stabilizer •
•
•
Emulsi bisa distabilkan dengan meningkatkan viskositas fase kontinyu Gelatin dan gum mampu meningkatkan viskositas fase air sehingga bisa menstabilkan emulsi o/w Stabilizer juga mengikat air dan mengurangi aktivitasnya pada fase kontinyu, sehingga interfacial tension menurun dan menghasilkan emulsi yang stabil
Bagaimana caranya supaya laju sedimentasi bisa dikurangi? Maka aturlah viskositas fase luar (fase pendispersinya) dan diameter globul fase dalam (fase terdispersi).
Pengawetan emulsi Biarpun tidak selalu perlu untuk mencapai keadaan steril dalam suatu emulsi, bahkan jika produk tersebut digunakan untuk topikal dan oral, perubahan tertentu dalam sifat-sifat emulsiyang tidak dikehendaki dapat diakibatkan oleh pertumbuhan mikroorganisme. Ini meliputi pemisahan fisik dan fase, hilang atau berubahnya warna, terbentuknya gas dan bau, dan perubahan sifat-sifat rheology. Apalagi emulsi yang diberikan secara parenteral jelas harus steril. Mikroorganisme dapat menguraikan zat pengemulsi nonionik dan ionik, gliserin serta gom alami yang dipergunakan sebagai pengental sehingga menyebabkan rusaknya emulsi. penambahan pengawet diberikan terhadap kedua fase yaitu pada fase terdispersi dan pada fase pendispersi. Syarat pengawet yang digunaka: 1. Tidak toksik terhadap manusia 2. Tidak bereaksi dengan zat aktif 3. Aktif berpenetrasi terhadap membran bacteria 4. Tidak merubah kestabilan emulsi (tidak bereaksi dengan zat tambahan sediaan) Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penambahan pengawet yaitu sifat karakteristik pengawet tersebut dengan keadaan emulsai tersebut. Salah satu dari keadaan tersebut adalah suhu dan pH
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam Pembuatan Sediaan Emulsi –
Flokulasi terkontrol Tujuannya menjaga pengendapan padat yang sukar didispersikan kembali, dengan cara: pengaturan sifat elektrolit, penambahan surfaktan, penambahan polimer (berhubungan dg Rheology)
–
Pertimbangan Rheologi pengturan viskositas guna mendapatkan sifat aliran yang baik
–
Pemberian zat tambahan (pewarna, pewangi, dan perasa)
–
Pemilihan wadah/kemasan yang tepat
–
Evaluasi
B . Evaluasi Viskositas Viskositas atau kekentalan adalah sutau sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Dalam suatu suspense viskositas dapat dinaikkan dengan adanya sspending agent. Tetapi suatu produk yang mempunyai viskositas tinggi umumnya tidak diinginkan karena sukar dituang dan juga sukar untuk diratakan kembali. Karena itu bila viskositas suspense dinaikkan biasanya dilakukan sedemikian rupa sehingga viskositas sedang sajauntuk menghindari kesulitan-kesulitan seperti yang diperlukan tadi. (Ansel,1989:357)
C . Evaluasi Kerapatan Partikel (Bobot Jenis) Kerapatan partikel (zat terlarut) umumnya lebih besar daripada kerapatan zat pembawanya, sutau sifat yang diinginkan, karena bila partikel-partikel lebih ringan dari pembawa, partikel-partikel cenderung untuk mengambang dan partikel-partikel ini sangat sukar didistribusikan secara seragam ke dalam pembawa. (Ansel,1989:357)
EMULSIFIER Mengapa emulsifier? •
Air tidak bisa saling melarut dengan minyak
•
Memerlukan pengadukan untuk mendispersikan
•
Dispersi minyak dan air thermodynamically unstable
•
Emulsifier diperlukan untuk memfasilitasi terbentuknya emulsi
Emulsifiers atau Surfactants Emulsifier merupakan komponen berada di permukaan antara dua cairan yang tak bercampur, menurunkan tegangan permukaan antar fase dan memfasilitasi pembentukan sebuah emulsi
Emulsifiers •
•
•
•
•
Molekul aktif permukaan Terdiri dari bagian suka-air hidrofilik dan suka-minyak lipofilik Menurunkan tegangan permukaan Orientate at oil/water or air/water interface Berinteraksi dengan ingredients lain (seperti pati, protein)
Contoh Emulsifier •
•
Molekul kecil –
Mono dan digliserida
–
Sucrose esters
–
Sorbitan esters
–
Polysorbates (Tween)
–
Stearoyl lactylates
–
Lecithin
Molekul besar –
Protein (bovine serum albumin, laktoglobulin, ovalbumin)
Mono- dan Digliserida •
Sangat lipophilic, HLB 1 s/d 10
•
Diperoleh dari transesterifikasi gliserol dan triasilgliserida
•
Digunakan pada produk bakery, frozen desserts, icings, topping, dan peanut butter
Sucrose esters •
Mono-, di-, dan tri- ester sukrosa dan asam lemak
•
Biasanya memiliki HLB 7 s/d 13
•
Mono-ester HLB > 16 untuk emulsi o/w
•
Di-ester sesuai untuk emulsi w/o
•
Tri-ester HLB ~ 1
Sorbitan ester •
•
•
•
Yang diijinkan untuk makanan hanyalah sorbitan monostearate Diperoleh dari reaksi sorbitol dan asam stearat Dikenal dengan nama komesial SPAN 60 HLB 4,7
Polysorbates •
•
•
•
Polyoxyethylene sorbitan esters Diperoleh dari reaksi sorbitan ester dan ethylene oxide Polysorbate 60 (polyoxyethylene sorbitan monostearate / TWEEN 60, HLB 14.9) Polysorbate 80 (polyoxyethylene sorbitan monooleate / TWEEN 80, HLB 15.0)
Stearoyl lactylates •
Ionic emulsifier
•
Paling hydrophilic emulsifier
•
Ester asam laktat dan monogliserida dan mengandung Ca atau Na
•
Membentuk ikatan yang kuat dengan gluten
•
Digunakan pada produk bakery
Lecithin
•
Amphipilic emulsifier
•
Campuran phospholipid
•
•
•
Diperoleh secara komersial dari kedelai Bisa dimodifikasi untuk mendapatkan kisaran HLB yang lebar Digunakan pada bakery, chocolate, confectionery products
Aplikasi Emulsifier •
Margarine –
–
–
–
Mengapa digunakan emulsifier ? Margarine mengandung 16% air, emulsi w/o, memperbaiki stabilitas emulsi selama penyimpanan Emulsifier yang mana ? Mono- dan digliserida dengan asam lemak rantai panjang
Ice Cream – Mengapa digunakan emulsifier ? – Merupakan emulsi o/w, perlu distabilkan dengan emulsifier sebelum pembekuan, selama pembekuan emulsifier mengendalikan destabilisasi emulsi – Emulsifier yang mana ? – Polysorbate
Aplikasi Emulsifier •
Produk bakery Mengapa digunakan emulsifier ? Membantu pencoklatan yang seragam, memperbaiki retensi air, memperbaiki kelembutan Emulsifier yang mana ? Stearoyl lactylates –
–
–
–
Konfeksioneri – Mengapa digunakan emulsifier pada coklat ? – Mengurangi pemakaian cocoa butter, memperbaiki mouthfeel, dan mengurangi kelengketan dengan bahan pengemas – Emulsifier yang mana ? – Lecithin
EMULSI DALAM FARMASI DAN KOSMETIK
EMULSI Jenis Emulsi Secara umum : •
1) Losion
•
2) Linimen
•
3) Krem
•
4) Ointments
•
5) Vitamin drops
Penggolongan Emulsi •
Berdasarkan fase M/A A/M M/A/M A/M/A Bentuk fisik Cair; losion Semisolid; krim Penampilan Jernih ; mikroemulsi Keruh /opaque; makroemulsi –
–
–
–
•
–
–
•
–
–
Penggolongan Emulsi •
•
•
Cara pemberian –
oral
–
topikal
–
parenteral
Alamiah –
Emulsa vera
–
Emulsa spuria
Fase dalam –
closepacked monodisperse/non monodisperse
–
Nonclosepacked monodisperse/non monodisperse
•
•
•
Keuntungan –
Bentuk oral; rasa minyak dapat dieliminir
–
Topikal; mengurangi lengket dikulit (M/A)
–
Efek kerja; depot
Kekurangan –
Kestabilan; fisik, kimia, mikrobiologi
–
Pengerjaan; tekhnik khusus
Faktor penting –
Penurunan tegangan permukaan ; emulgator
–
Proses pencampuran; suhu, waktu, kec.pengadukan
•
•
Kestabilan –
Fisik; organoleptis, viskositas, pH, ukuran partikel
–
Kimia; kadar, pelepasan obat
–
Mikrobiologi; pertumbuhan mikroba
Ketidakstabilan –
Creaming
–
Coalescense
–
Inversi fase
EMULGATOR •
A.
B.
C. D.
PENGGOLONGAN Berdasarkan sifat dan mekanisme 1. Bahan alami; PGA, tragakan, CMC, HPMC, tilose, dll 2. Zat padat terbagi halus; Bentonit, veegum 3. Surfaktan Berdasarkan pembentukan film antar permukaan 1. film monomolekuler; surfaktan 2. film multi molekuler;aksia, tragakan, CMC 3. film padatan antar permukaan; bentonit, veegum True emulsifiers dan ‘Quasi emulsifier’ Berdasarkan nilai HLB
FORMULASI EMULSI 1.
Preformulasi
2.
Tipe emulsi
3.
Emulgator
4.
Eksipien
5.
Proses pengerjaan
6.
IPC (In Process Control)
7.
Evaluasi
8.
Kemasan
•
Fase minyak : - minyak, lemak, minyak menguap, zat larut lemak (vitamin, zat nutrisi), antioksidan
•
Fase air
: bahan obat larut air, pengawet (kadar,kelarutan) eksipien lain (warna, rasa)
•
Emulgator
EVALUASI •
ESTETIKA
•
TIPE EMULSI
•
PENETAPAN KADAR
•
SIFAT ALIR
•
BOBOT JENIS
•
UKURAN PARTIKEL
EMULSI
Stabilitas Emulsi: •
Emulsi dikatakan tidak stabil secara fisik jika : a) Fase dalam(internal) cenderung membentuk agregat atau globul yg bersatu dan besar b) globul atau aggregat terbentuk dlm ukuran besar dan mengarah pada bagian atas atau dasar emulsi membentuk lapisan tebal pada bagian
internal.
EMULSI
•
Perlindungan emulsio thdp suhu yg ekstrim.
•
Emulsi dipertahankan dari pengaruh kontaminasi mikroba.
