LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM

BIOFARMASETIKA DAN FARMAKOKINETIKA

MODELING DAN ANALISIS DATA BIOFARMASETIKA DENGAN

WINSAAM

Nama : Irvan Maulana

NPM : 260110100099

Hari/Jam : Selasa/07.00 – 10.00

LABORATORIUM BIOFARMASETIKA DAN

FARMAKOKINETIKA

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2013

MODELING DAN ANALISIS DATA BIOFARMASETIKA DENGAN

WINSAAM

I. TUJUAN

Mempelajari modeling dan analisis data penelitian biofarmasetika dengan

pengkhususan data in vitro menggunakan software WinSAAM.

II. PRINSIP

1. Komputasi

Komputasi adalah cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas

apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model

komputasi, menggunakan algoritma.

2. WinSAAM

WinSAAM merupakan suatu program yang berfungsi sebagai modeling

dan menganalisis data yang terdiri dari kompartemen satu dengan lainnya yang

bertujuan untuk mengetahui bagaimana proses pemindahan materi berdasarkan

angka serta notasi yang digunakan. Keungulan program ini adalah tidak

diperlukan penulisan persamaan diferensial secara utuh karena software akan

mengenali model yang ditulis berdasarkan konvensi tersebut.

III. TEORI DASAR

Selama 50 tahun terakhir, kompleks, dinamis, model kompartemen telah

digunakan untuk mendeskripsikan dan membuat prediksi pada sejumlah

farmakokinetik, metabolisme, dan biologisistem. Pemodelan perangkat lunak

yang canggih yang diperlukan agar sesuai data ke model tersebut dan untuk

membuat prediksi menggunakan model-model kompartemen. WinSAAM adalah

salah satu program pemodelan tersebut. Tujuan laporan saat ini adalah untuk

menggambarkan fitur WinSAAM yang membuat program ini cocok untuk

pemodelan segala macam sistem biologi. Kami menyoroti fitur baru, terutama

yang unik untuk WinSAAM, dan menggambarkan dengan contoh bagaimana

WinSAAM digunakan untuk membangun model sistem metabolisme, untuk

mensimulasikan efek dari percobaan padas istem, dan untuk menyesuaikan model

data. (Stefanovski et all , 2003)

WinSAAM adalah program pemodelan Windows yang memungkinkan

pengguna untuk mengeksplorasi sistem biologi menggunakan model matematika .

Hal ini telah berkembang dari program SAAM asli yang dikembangkan oleh Dr

Berman Mones di National Institutes of Health. SAAM kini telah melihat banyak

ribuan aplikasi dalam biologi , kedokteran, teknik , dan pertanian baik dalam

bentuk aslinya ( SAAM19 - SAAM27 ). (Wu, 2011)

Di dalam WinSAAM terdapat dua konsep kunci yakni kompartemen dan

transfer antar - kompartemen . Kompartemen pada dasarnya didistribusikan

homogen , dan transfer antar - kompartemen menggambarkan proses yang

bertanggung jawab untuk memindahkan entitas dari satu zona tersebut kepada

yang lain . Sementara kegunaan pendekatan ini untuk biologi ( analisis

compartmental ) hampir tak terbatas , itu sangat cocok untuk:

1. Pemeriksaan masalah transportasi nutrisi berbasis fisiologis menggunakan

radiotracer / data isotop stabil.

2. Penyelidikan studi metabolisme berbasis kimia menggunakan in vitro

pencernaan dan reaksi Data kinetik. (Wu, 2011)

Terapi Intravena adalah menempatkan cairan steril melalui jarum langsung

ke vena pasien. Biasanya cairan steril mengandung elektrolit (natrium, kalsium,

kalium), nutrient (biasanya glukosa), vitamin atau obat. (Wahyuningsih, 2005)

Terapi intravena (IV) digunakan untuk memberikan cairan ketika pasien

tidak dapat menelan, tidak sadar, dehidrasi atau syok, untuk memberikan garam

yang dirperlukan untuk mempertahankan keseimbangan elektrolit, atau glukosa

yang diperlukan untuk metabolisme dan memberikan medikasi. (Wahyuningsih,

2005)

IV push (IV bolus), adalah memberikan obat dari jarum suntik secara

langsung kedalam saluran/jalan infus.

Indikasi :

Pada keadaan emergency resusitasi jantung paru, memungkinkan

pemberian obat langsung kedalam intravena.

a. Untuk mendapat respon yang cepat terhadap pemberian obat (furosemid

dan digoksin).

b. Untuk memasukkan dosis obat dalam jumlah besar secara terus menerus

melalui infus ( lidocain, xilocain).

c. Untuk menurunkan ketidaknyamanan pasien dengan mengurangi

kebutuhan akan injeksi

d. Untuk mencegah masalah yang mungkin timbul apabila beberapa obat

yang dicampur. (Setyorini, 2006)

IV. ALAT dan BAHAN

a. Komputer (sistem operasi Windows)

b. Software WinSAAM

V. PROSEDUR

a. Instalasi software

File WinSAAM dibuka, lalu klik dua kali untuk proses instalasi. Setelah

itu ikuti petunjuk yang ada sampai keluar pesan bahwa proses insall

berhasil.

b. Pengoperasian program WinSAAM

1. Penerjemahan blok model kompartemen menjadi blok WinSAAM

WinSAAM mengenali kompartemen satu dengan lainnya serta bagaimana

proses pemindahan materi berdasarkan angka serta notasi yang digunakan.

Keungulan program ini adalah tidak diperlukan penulisan persamaan

diferensial secara utuh karena software akan mengenali model yang ditulis

berdasarkan konvensi tersebut.

2. Pembuatan listing program

Lising program pada dasarnya memuat 3 komponen, yaitu :

1. Kode pengenal bahwa listing program menggunakan WinSAAM.

2. Parameter model yang disusun sesuai dengan konvensi yang ada.

Contohnya seperti :

L(2,1) = mengambarkan konstanta perpindahan obat dari

kompartemen 1 ke kompartemen 2.Transport ini diasumsikan

mengikuti kinetika orde 1.

IC(1)= mengambarkan initial condition untuk kompartemen 1.

3. Data yang dianalisis Masukan data secara berpasangan antara waktu

dengan Cp dengan pemisah atau TAB.

c. Analisis dengan data eksperimental yang diberikan

Proses yang diikuti adalah sebagai berikut :

1. Listing diterjemahkan dalam bahasa binary (decking) dengan mengetik

deck pada jendela utama.

2. Pemecahan program dengan mengetik solve di jendela utama.

3. Untuk mendapatkan parameter model fitting yang paling baik data

diobservasi dengan mengetik iter di jendela utama.

VI. DATA PENGAMATAN

Tabel Obat Z dosis 300 mg (IV bolus)

Waktu (Hr) Cp(mg/L)

1 4.82

2 4.26

3 3.42

4 2.68

6 1.84

10 0.81

12 0.53

Layout WinSAAMP Working File

Grafik profil farmakokinetik dari konsentrasi Obat Z dosis 300 mg (IV

bolus) terhadap waktu

VII. PEMBAHASAN

Biofarmasetika adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang hubungan

antara jenis sediaan, serta rute pemberian sediaan dengan kecepatan dan derajat

absorpsi. Rute pemberian sediaan akan menghasilkan profil farmakokinetik yang

berbeda.

Grafik peroral Grafik I.V

WinSAAM adalah program pemodelan Windows yang memungkinkan

pengguna untuk mengeksplorasi sistem biologi menggunakan model matematika.

Dalam hal ini aplikasi WinSAAM merupakan aplikasi yang dapat membantu

dalam proses pembuatan profil farmakokinetik obat berdasarkan rute

pemberiannya. Aplikasi WinSAAM juga dapat membantu dalam proses modeling

dan analisis data penelitian biofarmasetika dengan pengkhususan data in vitro.

Hal pertama yang dilakukan dalam menggunakan aplikasi WinSAAM ini

adalah instalasi software dimana file WinSAAM dibuka, lalu klik dua kali untuk

proses instalasi. Setelah itu ikuti petunjuk yang ada sampai keluar pesan bahwa

proses insall berhasil. Apabila berhasil maka akan muncul tampilan seperti berikut

:

Tampilan Awal WinSAAM

Tampilan ini menyatakan bahwa proses instalasi telah berhasil.

Selanjutnya apabila program sudah teristall maka WinSAAM dioperasikan.

Didalam pengoperasian WinSAAM pertama dilakukan proses penerjemahan blok

model kompartemen menjadi blok WinSAAM. Dalam proses penerjemahaan blok

model kompartemen menjadi blok WinSAAM. WinSAAM mengenali

kompartemen satu dengan lainnya serta bagaimana proses pemindahan materi

berdasarkan angka serta notasi yang digunakan. Keungulan program ini adalah

tidak diperlukan penulisan persamaan diferensial secara utuh karena software

akan mengenali model yang ditulis berdasarkan konvensi tersebut. Setelah proses

penerjemahan blok model kompartemen menjadi blok WinSAAM selanjutnya

dilakukan pembuatan listing program.

Listing program memuat 3 komponen, yaitu kode pengenal bahwa listing

program menggunakan WinSAAM.

Kode pengenal bahwa program menggunakan WinSAAM

Selanjutnya adalah parameter model yang disusun sesuai dengan konvensi

yang ada. Dalam hal ini data yang akan dimasukan adalah obat Z dosis 300 mg

(IV bolus)

Waktu (Hr) Cp(mg/L)

1 4.82

2 4.26

3 3.42

4 2.68

6 1.84

10 0.81

12 0.53

Parameter Listing

Parameter – parameter yang terkait dalam proses listing adalah :

L(2,1) = mengambarkan konstanta perpindahan obat dari kompartemen 1

ke kompartemen 2.Transport ini diasumsikan mengikuti kinetika orde

IC(1)= mengambarkan initial condition untuk kompartemen 1. IC yang

diisikan dalam WinSAAM working file adalah 300 karena konsentrasi

yang tertera didata adalah 300 mg.

L(0,2) = mengambarkan konstanta perpindahan obat dari kompartemen 2

ke kompartemen 0.

Kemudian langkah terakhir dalam proses listing adalah data yang akan

dianalisis dimasukan secara berpasangan antara waktu dengan Cp. Data dibuat

dalam MS.EXCEL yang nantinya dicopy kedalam WinSAAM working file dan

dipaste special -> spreedsheet data. Hal ini bertujuan agar data yang diinputkan

dapat dibaca oleh program WinSAAM.

Inputing Data

Kemudian setelah data yang telah diinputkan dianalisis dengan data

eksperimental yang diberikan. Prosesnya adalah dengan cara listing diterjemahkan

dalam bahasa binary (decking) dengan mengetik/dengan command deck pada

jendela utama.setelah itu untuk pemecahan program dengan mengetik solve di

jendela utama. Kemudian untuk mendapatkan parameter model fitting yang paling

baik data diobservasi dengan mengetik iter di jendela utama. Setelah itu untuk

mendapatkan grafik profil farmakokinetik dari obat Z dosis 300 mg (IV bolus)

dilakukan dengan cara mengetik plot q(1) di jendela utama. Setelah diketik maka

akan keluar tampilan seperti berikut :

Grafik profil farmakokinetik dari konsentrasi Obat Z dosis 300 mg (IV

bolus) terhadap waktu

Di dalam grafik terdapat garis dan juga titik. Garis menunjukan keakuratan

listing data yang tadi telah dilakukan dan titik menunjukan prediksi atau nilai asli

dari data obat Z dosis 300 mg (IV Bolus). Berdasarkan grafik diatas dapat

disimpulkan bahwa proses listing mendekati prediksi atau nilai asli dari data obat

Z dosis 300 mg (IV Bolus). Sehingga dapat disimpulkan bahwa aplikasi

WinSAAM juga dapat membantu dalam proses modeling dan analisis, serta

berpengaruh juga terhadap proses pembuatan profil farmakokinetik obat

berdasarkan rute pemberiannya. Grafik diatas merupakan grafik untuk pemberian

intravena karena konsentrasi obat z dosis 300 mg terus menurun seiring dengan

bertambahnya waktu. Selain itu dari grafik diatas juga menunjukan bahwa

konsentrasi obat z 300 mg pada pemberian 1 jam (Hour) masih berada di

konsentrasi yang tinggi dan terus menurun hingga 12 jam (Hour). Ini menunjukan

bahwa untuk pemberian intravena tidak terjadi first pass effect sehingga rute

pemberian obat dengan intravena digunakan untuk mengobati penyakit yang harus

segera ditangani atau urgent.

VIII. KESIMPULAN

Aplikasi WinSAAM merupakan aplikasi yang dapat membantu dalam

proses pembuatan profil farmakokinetik obat berdasarkan rute pemberiannya.

Aplikasi WinSAAM juga dapat membantu dalam proses modeling dan analisis

data penelitian biofarmasetika dengan pengkhususan data in vitro.

DAFTAR PUSTAKA

Setyorini. 2006. Skill Labs. Medika Fakultas Kedokteran UGM. Yogyakarta

Stefanovski , D. , Moate ,P. J, Boston R.C . 2003. WinSAAM: a windows-based

compartmental modeling system. Metabolism - Clinical and

ExperimentalVolume 52, Issue 9 , Pages 1153-1166, September 2003

Wahyuningsih, Esty. 2005. Pedoman Perawatan Pasien. EGC. Jakarta

Wu, Canglin. 2011. WinSAAM - The Simulation, Analysis and Modeling

Software. Available online at

http://www.imcportal.org/repository/software/winsaam-the-simulation-

analysis-and-modeling-software [Diakses tanggal 29 September 2013]

LAMPIRAN

Pertanyaan :

1. Bandingkan parameter yang diperoleh dengan menggunakan metode

konvensional yang sudah sering digunakan.

Jawab :

Parameter untuk metode konvensional biasanya diperlukan

penulisan persamaan diferential, sedangkan untuk aplikasi WinSAAM

tidak diperlukan penulisan persamaan diferensial secara utuh karena

software akan mengenali model yang ditulis berdasarkan konvensi tersebut

2. Jelaskan keuntungan dan kerugian menggunakan WINSAAM

dibandingkan metode konvensional

Jawab :

A. Keuntungannya adalah

a. Pengerjaan lebih cepat dan effisien.

b. Dukungan lebih baik dan fleksibel pada grafik plotting.

c. Sistem export ke format file gambar atau ke word prosessor.

d. Dapat memuat data dalam jumlah yang banyak.

e. Tidak diperlukan penulisan persamaan diferensial secara utuh

karena software akan mengenali model yang ditulis berdasarkan

konvensi tersebut

B. Kekurangannya adalah

a. Banyak parameter yang apabila tidak dikuasai akan membuat

proses pembuatan grafik terganggu.

b. Sangat tergantung pada command.

3. Jelaskan mengapa terdapat perbedaan estimasi parameter yang diperoleh

dengan metode WINSAAM dan metode konvensional dengan regresi

linier. Metode kalkulasi manakah yang menurut anda lebih dapat

diandalkan. Jelaskan jawaban anda.

Jawab :

Pada dasarnya estasmasi parameter dengan menggunakan

WinSAAM akan memiliki perbedaan dengan metode konvensional.

WinSAAM meenerjemahkan blok model kompartemen menjadi blok

WinSAAM dimana nantinya dapat mengenali kompartemen satu dengan

lainnya serta bagaimana proses pemindahan materi berdasarkan angka

serta notasi yang digunakan, sedangkan metode konvensional dilakukan

dengan cara memplot data ke grafik semi log lalu dibuat grafiknya.

Bila dilihat sebenarnya lebih akurat dan lebih dapat diandalkan

metode konvensional karena jelas dilakukan dengan sangat teliti walaupun

waktu pengerjaannya lama.