TUGAS FARMASI FISIKA
DISPERSI KASAR
I. SUSPENSI
Suatu suspensi dalam bidang farmasi adalah suatu dispersi kasar dimana partikel zat
padat yang tidak larut terdispersi dalam suatu medium cair.
Untuk tujuan farmasi, kestabilan fisika dari suspensi bisa didefinisikan sebagai keadaan dimana partikel tidak menggumpal dan tetap terdistribusi merata di seluruh
sistem dispersi.
SIFAT ANTARMUKA DARI PARTIKEL TERSUSPENSI Tegangan antarmuka dari partikel-partikel dalam suspensi dapat dikurangi dengan penambahan suatu surfaktan. Gaya pada permukaan suatu partikel mempengaruhi derajat flokulasi dan penggumpalan dalam suatu suspensi. Gaya tarik-menarik itu adalah jenis gaya London-van der Waals, sedangkan gaya tolak-menolak timbul dari interaksi lapisan listrik rangkap disekitar tiap partikel. Adapun partikel yang terflokulasi terikat lemah, mengendap dengan cepat, tidak membentuk suatu lempengan (cake) dan dengan mudah dapat disuspensikan kembali. Partikel-partikel yang mengalami deflokulasi mengendap perlahan-lahan dan akhirnya membentuk suatu endapan dimana terjadi agregasi yang akhirnya membentuk suatu lempengan yang keras (hard cake) yang sulit disuspensikan kembali.
PENGENDAPAN DALAM SUSPENSI Kecepatan pengendapan dinyatakan oleh Hukum Stokes : v = d² (ρs – ρo ) g 18 ηo Parameter Pengendapan (Sedimentasi). Dua parameter yang berguna yang bisa diturunkan dari penyelidikan sedimentasi adalah volume sedimentasi dan derajat flokulasi.
a.
Volume sedimentasi (F) adalah perbandingan dari volume akhir endapan (Vu), terhadap volume awal dari suspensi (V o) sebelum mengendap. F = Vu / Vo
b.
Derajat flokulasi adalah suatu parameter yang lebih mendasar daripada F, karena β menghubungkan volume endapan yang mengalami flokulasi dengan volume dalam suatu sistem yang mengalami deflokulasi. β = Volume akhir endapan dari suspensi yang flokulasi
Volume akhir endapan dari suspensi yang deflokulasi
FORMULASI SUSPENSI Pendekatan yang biasa digunakan dalam membuat suspensi yang stabil secara fisika dapat dimasukkan dalam 2 kategori, yaitu : penggunaan pembawa yang berstruktur untuk menjaga partikel-partikel yang mengalami deflokulasi dalam suspensi, dan penggunaan prinsip-prinsip flokulasi untuk menghasilkan flokulat (gumpalan) yang walaupun cepat mengendap, tetapi mudah dis uspensi kembali dengan sedikit pengocokkan. Pertimbangan Rheologi. Prinsip rheologi bisa diterapkan untuk penyelidikan dari faktor-faktor berikut : a.
viskositas dari suatu suspensi apabila mempengaruhi pengendapan dari partikelpartikel zat terdispersi, perubahan dalam sifat-sifat aliran dari suspensi bila wadahnya dikocok dan bila produk tersebut dituang dari botol
b.
kualitas penyeberan dari cairan bila digunakan untuk suatu bagian permukaan yang akan diobati. Pertimbangan rheologi juga penting dalam pembuatan suspensi.
II. EMULSI Suatu emulsi adalah suatu sistem yang mengandung paling sedikit dua f ase cair yang tidak bercampur, dimana satu diantaranya didispersikan sebagai bola-bola dalam fase cair lain. Salah satu fase cair dalam suatu emulsi terutama bersifat polar (sebagai contoh : air), sedangkan lainnya relatif nonpolar (sebagai contoh : minyakl). Bila fase minyak didispersikan sebagai bola-bola keseluruh fase kontinu air, sistem tersebut dikenal sebagai suatu emulsi minyak dalam air (o/w). Bila fase minyak bertindak sebagai fase kontinu, emulsi tersebut dikenal sebagai produk air dalam minyak (w/o).
Beberapa metode biasa digunakan untuk menentukan tipe dari suatu emulsi. Sejumlah kecil zat warna yang larut dalam air, seperti metilen atau brilliant blue FCF bisa ditaburkan pada permukaan suspensi, jika air merupakan fase luar, yakni jika emulsi tersebut bertipe o/w, zat warna tersebut akan melarut didalamnya dan berdifusi merata ke seluruh bagian dari air tersebut, namun jika emulsi tersebut bertipe w/o, partikel-partikel zat warna akan tinggal bergerombol pada permukaan. Metode kedua meliputi pengenceran dari emulsi tersebut dengan air, jika emulsi tersebut bercampur sempurna dengan air, maka ia termasuk tipe o/w. Pengujian lainnya menggunakan sepasang elektroda yang dihubungkan dengan suatu sumber listrik luar dan dicelupkan ke dalam emulsi, jika fase luar adalah air maka aliran listrik akan melalui emulsi tersebut dan dapat dibuat untuk membelokkan jarum voltmeter atau menyebabkan suatu cahaya dalam sirkuit berpijar, namun jika minyak merupakan fase kontinu, emulsi tersebut tidak dapat membawa arus listrik.
TEORI EMULSIFIKASI Zat pengemulsi bisa dibagi menjadi 3 golongan, sebagai berikut : a.
Zat-zat yang aktif pada permukaan yang teradsorpsi pada antarmuka minyak/air membentuk lapisan monomolekuler dan mengurangi tegangan antarmuka.
b.
Koloidal hidrofilik, yang dapat membentuk suatu lapisan multimolekuler sekitar tetesan-tetesan terdispersi dari minyak dalam suatu emulsi o/w.
c.
Partikel-partikel padat yang terbagi halus, yang diadsorbsi pada batas antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur dan membentuk suatu lapisan partikel di sekitar bola-bola terdispersi. Faktor yang umum untuk ketiga golongan zat pengemulsi tersebut adalah pembentukkan suatu lapisan, apakah itu monomolekuler, multimolekuler atau partikel. Berdasarkan hal ini teori emulsifikasi dapat dipahami.
Adsorpsi Monomolekuler. Zat yang aktif pada permukaan, mengurangi tegangan antarmuka karena adsorpsinya pada batas minyak/air membentuk lapisan-lapisan monomolekular. Tetesan-tetean terdispersi dikelilingi oleh suatu lapisan monolayer yang saling melekat yang membantu mencegah terjadinya pengelompokkan antar dua tetesan ketika kedua tetesan tersebut saling mendekat. Adsorpsi Molekular. Adsorsi molekular dapat terjadi dengan penggunaan zat pengemulsi (seperti ; koloida liofilik berhidrat) yang dapat membentuk suatu lapisan multimolekular pada antarmuka dan bukan suatu lapisan monomolekular. Karena zat pengemulsi itu membentik lapisan-lapisan multilayer sekeliling tetesan yang bersifat hidrofilik, maka zat ini cenderung untuk membentuk emulsi o/w.
Adsorpsi Partikel Padat. Partikel-partikel padat yang berbagi halus yang dibasahi sampai derajat tertentu oleh minyak dan air, dapat bekerja sebagai zat pengemulsi. Hal ini diakibatkan oleh keadaannya yang pekat pada antarmuka dimana dihasilkan dapat mencegah terjadinya penggabungan. Serbuk yang mudah dibasahi oleh air akan membentuk emulsi tipe o/w, sedangkan serbuk yang mudah dibasahi oleh minyak akan membentuk emulsi w/o.
STABILITAS FISIK DARI EMULSI Dalam pertimbangan-pertimbangan ini, ketidakstabilan dari emulsi farmasi bisa digolongkan sebagai berikut : a. flokulasi dan creaming b. pengabungan dan pemecahan c. berbagai jenis perubahan kimia dan fisika d. inversi fase. Creaming. Jika fase terdispersi kurang rapat dibandingkan dengan fase kontinu, yang merupakan hal umum pada emulsi o/w, kecepatan sedimentasi menjadi negatif, yakni dihasilkannya creaming yang mengarah ke atas. Jika fase dalam lebih berat dari fase luar, bola-bola akan mengendap, fenomena ini sering terdapat pada emulsi tipe w/o dimana fase dalamnnya lebih rapat dari pada fase kontinu minyak, efek ini dikenal sebagai creaming yang mengarah ke bawah.
Penggabungan dan Pemecahan. Jika terjadi pemecahan maka pencampuran biasa tidak bisa mengsuspensikan kembali bola-bola tersebut dalam suatu bentuk emulsi yang stabil, karena lapisan yang mengelilingi partikel-partikel tersebut telah dirusak dan minyak cenderung untuk bergabung. Penilaian Kestabilan. Menurut King dan Mukherjee, satu-satunya metode yang tepat untuk menentukan kestabilan meliputi analisis frekuensi ukuran dari emulsi tersebut dari waktu ke waktu dengan makin lamanya produk tersebut. Untuk emulsi yang pecah dengan cepat, penyelidikkan mikroskopis dari fase dalam yang terpisah adalah cukup, walaupun pemisahan sulit untuk dibaca dengan suatu ukuran ketelitian. Inversi Fase. Jika dikontrol dengan tepat selama pembuatan emulsi, inversi fase atau pengubahan fase seringkali menghasilkan suatu produk yang lebih halus.
PENGAWETAN EMULSI Emulsi merupakan sistem heterogen dimana akan terjadi pembagian pengawet antara fase minyak dan fase air. Bakteri terutama tumbuh dalam fase air dari sistem yang diemulsikan, dengan akibat bahwa pengawet yang terbagi lebih banyak untuk fase minyak bisa jadi tidak ada gunanya pada konsentrasi normalnya, karena pada fase air hanya ada dalam konsentrasi rendah.
SISTEM EMULSI KHUSUS Emulsi Ganda. Emulsi ganda yaitu emulsi air dalam minyak dalam air. Emulsi ini untuk obat yang ditempatkan dalam tubuh, untuk memperpanjang kerja obat, untuk makanan-makanan, serta untuk kosmetik. Mikroemulsi. Mikroemulsi tampak jernih seperti larutan transparan, mengandung tetesan-tetesan minyak dalam fase air (o/w) atau tetesantetesan air dalam minyak (w/o) dengan diameter kira-kira 10-200 nm dan fraksi volume dari fase terdispersi bervariasi dari 0,2 – 0,8. Nanopartikel. Nanopartikel adalah suatu produk yang serupa baik ukuran maupun bentuknya dengan bulatan/bola-bola mikroemulsi. Produk ini mengandung molekul-molekul obat yang terlarut, globulin atau toksoid.,
III. SETENGAH-PADATAN (SEMISOLID) Gel adalah sistem padat atau setengah padat dari paling sedikit dua konstituen yang terdiri dari massa seperti pagar yang rapat dan diselusupi oleh cairan. Jika matrix yang saling melekat kaya akan cairan, maka produk ini seringkali disebut jelly. Gel bisa dibagi dua golongan, yakni: gel anorganik dan gel organik. Gel anorganik umumnya merupakan sistem dua-fase, sedangkan gel organik merupakan sistem satu-fase, karena matrix padat dilarutkan dalam cairan membentuk suatu campuran gelatin yang homogen
SINERSIS DAN PENGGEMBUNGAN Jika suatu gel didiamkan beberapa saat, maka gel tersebut seringkali mengerut secara alamiah dan sebagian dari cairannya terperas keluar. Fenomena ini dikenal sebagai sinersis, diperkirakan ini karena terjadinya struktur matrix/serat gel yang terus mengeras dan akhirnya mengakibatkan terperasnya air keluar. Kebalikan dari sinersis adalah diserapnya cairan oleh suatu gel dengan peningkatan volume. Fenomena ini dikenal sebagai penggembungan (swelling). Gel juga bisa menyerap sejumlah cairan tanpa membesarnya volume yang dapat diukur, ini disebut imbibisi.
PENGGOLONGAN SEMISOLID FARMASETIS Sediaan-sediaan semisolid, terutama preparat semisolid yang digunakan sebagai basis untuk jelly, salep-salep dan suppositoria dapat digolongkan sebagai berikut : 1. Organogel, adalah basis yang mengandung zat organik, terbagi menjadi : a. Tipe Hidrokarbon, contoh : petrolatum, gel minyak mineral-polietilena. b. Lemak Hewani dan Lemak Nabati, contoh : lemak babi, minyak tumbuhan dihidrogenasi, minyak cokelat. c. Lemak Dasar Sabun, contoh: aluminium stearat, jelly tragacanth d. Organogel Hidrofilik, contoh: basis karbowax, salep polietilen glikol. 2. Hidrogel, adalah basis yang dapat didispersikan secara koloidal atau larut dalam air. Golongan ini terbagi menjadi : a. Hidrogel Organik, meliputi gum alam atau gum sintetis seperti: tragacanth, pektin, natrium alginat, metilselulosa dan natrium karboksilmetilselulosa.
b. Hidrogel Anorganik, contoh: gel bentonit, gel magnesium aluminium silikat koloidal 3.
Semisolid Tipe Emulsi. Basis ini dapat tercuci oleh air. Kerugian basis ini adalah: air dapat menguap serta bakteri dan jamur lebih mudah tumbuh pada basis ini, jadi diperlukan pengawet. Gololongan ini terbagi menjadi : a. Basis yang dapat Diemulsikan, yaitu: air dalam minyak (contoh: petrolatum hidrofilik, lemak wool basis Johston-Lee) ; minyak dalam air (contoh: basis tween anhidrat) b. Basis Teremulsi, yaitu: air dalam minyak (contoh: lemak wool hidrat) ; minyak dalam air (contoh: salep hidrofilik, vanishing cream)
RHEOLOGI SEMISOLID Instrumen yang paling baik untuk menentukan sifat-sifat rheologi dari semisolid dibidang farmasi adalah viskometer putar. Untuk analisis semisolid yang berbentuk emulsi dan suspensi digunakan cone-plate viscometer.
