ciri nanopartikel kitosan dan pengaruhnya pada ukuran ... · dwi wahyono. ciri nanopartikel kitosan...
TRANSCRIPT
CIRI NANOPARTIKEL KITOSAN DAN PENGARUHNYA PADA UKURAN PARTIKEL DAN EFISIENSI PENYALUTAN
KETOPROFEN
DWI WAHYONO
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2010
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini Saya menyatakan bahwa tesis Ciri Nanopartikel Kitosan dan Pengaruhnya Pada Ukuran Partikel dan Efisiensi Penyalutan Ketoprofen adalah karya Saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, 22 April 2010
Dwi Wahyono
Abstract
DWI WAHYONO. Characterization of Chitosan Nanoparticles and Its Effects to Particle Size and Ketoprofen Encapsulation Efficiency. Supervised by PURWANTININGSIH and LAKSMI AMBARSARI.
Ketoprofen-loaded chitosan nanoparticles are produced by ionic gelation process of chitosan and tripolyphosphate (TPP) with ultrasonication and sentrifugation methods. Ketoprofen encapsulation efficiency and particle size of nanoparticles are determined, respectively, with UV spectrophotometry and Scanning Electron Microscope (SEM). The effects of chitosan, TPP, and surfactant composition to encapsulation efficiency and particle size are studied. The research showed that encapsulation efficiency decreased with the increase of chitosan concentration. The average weight of ketoprofen-loaded chitosan nanoparticles from each formula is 1.00 to 1.50 g for every 200 ml. The SEM characterization with magnication of 2000× showed that ketoprofen-loaded chitosan nanoparticles do not have uniformity of particle size. The mean size of chitosan nanoparticles without and with added ketoprofen (formula P) respectively showed between 385 nm to 8460 nm and 556 nm to 11110 nm. This study showed that there is no relationship between particle size and efficiency. Formula A with composition of chitosan 2.5% (b/v), TPP 0.84 mg/ml, and oleic acid 0.1 mg/ml have ketoprofen encapsulation efficiency 79.79%, whereas formula that have amount of nanoparticle biggest than others was formula P, 58.08%. Composition of formula P was chitosan 3% (b/v), TPP 0.84 mg/ml, and oleic acid 1.5 mg/ml. Determination of the best chitosan nanoparticles formula are prepared by the weight method with observed factors of efficiency and particle size. The best chitosan nanoparticles formulas are P, A, and B. There are difference between IR spectra of ketoprofen-loaded chitosan nanoparticles with IR spectra of chitosan, such as specific peaks at 1410 cm-1 and 1637 cm-1 are from ketoprofen groups. A new specific peak also appear at 1153 cm-1 that showed P=O group of TPP.
Key words : Chitosan, ultrasonication, encapsulation efficiency, particle size
RINGKASAN
DWI WAHYONO. Ciri Nanopartikel Kitosan dan Pengaruhnya Pada Ukuran Partikel dan Efisiensi Penyalutan Ketoprofen. Dibimbing oleh PURWANTININGSIH dan LAKSMI AMBARSARI.
Studi terhadap kitosan telah banyak dilakukan baik dalam bentuk serpih, butiran, membran, maupun gel. Kemampuan kitosan yang diterapkan dalam berbagai bidang industri modern, seperti farmasi, biokimia, kosmetika, industri pangan, dan industri tekstil mendorong untuk terus dikembangkannya berbagai penelitian yang menggunakan kitosan, termasuk melakukan modifikasi kimia atau fisik dari kitosan. Modifikasi kimia menghasilkan perbaikan stabilitas kitosan melalui fungsionalisasi gugus fungsi yang ada, perbaikan ukuran pori kitosan dengan menggunakan senyawa porogen, dan dapat menaikkan kapasitas adsorpsi kitosan apabila kitosan dipadukan dengan polimer lain.
Modifikasi kimia kitosan salah satunya dapat dilakukan melalui pembentukan ikatan silang dalam struktur kitosan menghasilkan gel kitosan. Apabila modifikasi kimia kitosan ini akan diterapkan sebagai sistem penghantaran obat ke dalam tubuh maka harus mempertimbangkan kemampuan kitosan untuk bisa melewati penghalang (barrier) dalam sistem metabolisme tubuh, dapat mencapai target pengobatan, dan melepaskan zat aktif pada tempat yang spesifik di dalam tubuh sebagai sasaran pengobatan. Oleh karena itu, modifikasi fisik melalui pengaturan ukuran partikel kitosan menjadi hal yang sangat penting.
Modifikasi fisik kitosan yang telah dilakukan adalah dalam bentuk mikrokapsul dan telah diterapkan untuk penghantaran obat ketoprofen ke dalam tubuh. Modifikasi fisik pada kitosan mencakup perubahan ukuran partikel atau butir kitosan menjadi lebih kecil untuk pemanfaatan yang lebih luas. Bentuk mikrokapsul memiliki kelemahan, salah satunya adalah kemampuan penetrasi ke dalam jaringan tubuh terbatas. Oleh karena itu, perkembangan modifikasi fisik mengarah ke bentuk nanopartikel. Penggunaan kitosan dalam bentuk nanopartikel dipilih karena kemampuannya untuk meningkatkan penetrasi molekul-molekul besar. Selain itu, dengan kemudahan masuk ke dalam tubuh, nanopartikel dapat berpindah mengikuti sirkulasi darah ke bagian tubuh.
Pembuatan nanopartikel dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain komposisi material dan metode yang digunakan. Untuk nanopartikel kitosan, komposisi material yang digunakan adalah kitosan, TPP, dan surfaktan. Metode pembuatan nanopartikel merupakan faktor lain yang menentukan selain komposisi material. Banyak metode dikembangkan untuk menghasilkan nanopartikel dengan ukuran kecil dan morfologi baik.
Penelitian ini bertujuan membuat nanopartikel kitosan melalui variasi konsentrasi kitosan, TPP, dan surfaktan, serta menentukan karakterisasi yang meliputi morfologi, efisiensi penyalutan ketoprofen, dan ukuran nanopartikel. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Organik IPB, Laboratorium Biofisika IPB, Pusat Antar Universitas (PAU) IPB, dan Laboratorium Geologi Kuarterner PPGL Bandung. Penentuan nilai efisiensi penyalutan ketoprofen dan jumlah nanopartikel kitosan yang terbentuk dilakukan dengan berturut-turut dengan spektrofotometer UV/VIS dan SEM.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap formula nanopartikel kitosan diperoleh bobot nanopartikel kitosan terisi ketoprofen rata-rata sebesar 1.00–1.50 g untuk setiap 200 ml. Pencirian dengan SEM pada perbesaran 2000× memperlihatkan bahwa nanopartikel kitosan terisi ketoprofen yang dihasilkan memiliki ukuran partikel tidak seragam. Kisaran diameter nanopartikel kitosan tanpa dan dengan penambahan ketoprofen (formula P) menunjukkan kisaran berturut-turut antara 385 nm–8460 nm dan 556 nm–11110 nm. Dari hasil percobaan, tidak teramati adanya hubungan antara ukuran partikel dan nilai efisiensi. Formula A dengan komposisi kitosan 2.5% (b/v), TPP 0.84 mg/ml, dan oleat 0.1 mg/ml memiliki efisiensi penyalutan ketoprofen yang tinggi, yaitu 79.79%, sedangkan formula yang mempunyai jumlah nanopartikel terbanyak adalah formula P, yaitu 58.08%. Komponen formula P tersusun oleh konsentrasi kitosan 3% (b/v), TPP 0.84 mg/ml, dan oleat 1.5 mg/ml. Penentuan formula nanopartikel kitosan terbaik dilakukan melalui pembobotan dengan memperhatikan faktor nilai efisiensi dan jumlah nanopartikel kitosan. Formula nanopartikel kitosan terbaik berturut-turut adalah formula P, A, dan B. Analisis dengan FTIR menghasilkan puncak-puncak bilangan gelombang yang berbeda dengan spektrum kitosan, antara lain munculnya puncak serapan baru pada bilangan gelombang 1410 cm-1 dan 1637 cm-1 yang berasal dari ketoprofen, yang menunjukkan adanya gugus aromatik benzena. Pita serapan baru juga muncul di bilangan gelombang 1153 cm-1 yang menunjukkan pita serapan gugus P=O dari senyawa TPP. Kata kunci : kitosan, efisiensi penyalutan, ukuran nanopartikel
© Hak Cipta Milik IPB, tahun 2010 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruhnya karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk laporan apapun tanpa izin IPB
CIRI NANOPARTIKEL KITOSAN DAN PENGARUHNYA PADA UKURAN PARTIKEL DAN EFISIENSI PENYALUTAN
KETOPROFEN
DWI WAHYONO
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada Departemen Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2010
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Tesis : Ciri Nanopartikel Kitosan dan Pengaruhnya Pada Ukuran Partikel dan Efisiensi Penyalutan Ketoprofen
Nama : Dwi Wahyono NIM : G451070111
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita, MS Dr. Laksmi Ambarsari, MS Ketua Anggota
Diketahui Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Ilmu Kimia Prof. Dr. Ir. Latifah K. Darusman, MS Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS
Tanggal Ujian: 30 Maret 2010 Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Shalawat serta salam tak lupa
selalu tercurah kepada jungjungan Nabi besar Muhammad SAW, sahabat,
keluarga, dan pengikutnya hingga akhir zaman. Ucapan terima kasih yang tak
ternilai kepada Ayahanda tercinta, Saino Sudibyo, BA dan Ibunda tercinta, Siti
Nurjanah yang dengan kesabaran dan keikhlasan telah memberikan dorongan
moral, material, dan selalu berdoa memohon kepada Allah SWT untuk kesuksesan
penulis. Selain itu, penulis juga menyampaikan rasa terima kasih yang dalam
kepada seluruh keluarga, Mas Bayu, Adik Satria, Adik Unita, dan Tri Rahayu atas
semua cinta, kasih, sayang dan dorongan semangat kepada penulis selama
menempuh pendidikan.
Penulis mengucapkan rasa terima kasih yang tulus kepada Prof. Dr.
Purwantiningsih Sugita, MS selaku Ketua Komisi Pembimbing dan Dr. Laksmi
Ambarsari, MS selaku Anggota Komisi Pembimbing, atas segala curahan waktu,
bimbingan, arahan, serta dorongan moral kepada penulis. Pada kesempatan kali
ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Suminar S.
Achmadi selaku penguji sidang tesis Luar Komisi, dan Prof. Dr. Ir. Latifah K.
Darusman, MS selaku Ketua Mayor Kimia yang telah banyak memberikan
masukan dan arahan dalam penyempurnaan tesis ini.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada rekan-rekan mahasiswa
pascasarjana Mayor Kimia, khususnya angkatan 2007 atas segala jalinan
persahabatan, kerjasama, dan kebersamaan dalam menempuh perkuliahan.
Kepada semua pihak yang telah membantu dengan tulus selama mengikuti
perkuliahan sampai selesainya tesis ini, juga disampaikan terima kasih.
Penulis menyadari bahwa dalam tesis ini masih banyak kekurangan. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi
perbaikan penulis sendiri di masa mendatang.
Bogor, April 2010
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 21 Agustus 1983 sebagai
putra kedua dari empat bersaudara, dari ayah Saino Sudibyo dan ibu Siti
Nurjanah. Pendidikan menengah ditempuh penulis di Sekolah Menengah Umum
Negeri 2 Tangerang dan mendapatkan kelulusan pada tahun 2001. Pada tahun
yang sama, penulis juga diterima sebagai mahasiswa Departemen Kimia Institut
Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan
menempuh pendidikan sarjana di Departemen Kimia IPB. Judul penelitian yang
diusung untuk memperoleh gelar sarjananya ialah Optimalisasi Sintesis dan
Kajian Adsorpsi Gel Kitosan-Alginat Terhadap Ion Logam Cu(II).
Pada tahun 2007, penulis menempuh program magister sains pada Mayor
Kimia Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Selama perkuliahan, penulis
aktif membantu berbagai kegiatan penelitian di laboratorium. Pada tahun 2008,
penulis diikutsertakan bersama dengan dosen pembimbing dalam Hibah Penelitian
Kompetensi DIKTI 2008 di Institut Pertanian Bogor dengan topik penelitian
Pengembangan Kitosan Sebagai Adsorben dan Bahan Penyalut Suatu Obat. Oleh
karena itu, pada tahun 2009 buku pertama yang dibuat oleh dosen pembimbing
dan penulis yang berjudul “Kitosan: Sumber Biomaterial Masa Depan” telah
diterbitkan.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .............................................................................................. i
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ii
PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
Latar Belakang ............................................................................................ 1
Tujuan Penelitian ........................................................................................ 6
Hipotesis ..................................................................................................... 6
TINJAUAN PUSTAKA
Gel kitosan ................................................................................................... 7
Pengertian dan Perkembangan Nanopartikel .............................................. 10
Metode Pembuatan Nanopartikel ............................................................... 11
Sonokimia ................................................................................................... 14
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan ........................................................................................... 16
Metode Penelitian ....................................................................................... 16
Penelitian Pendahuluan ........................................................................ 16
Pembuatan Nanopartikel Kitosan Terisi Ketoprofen............................ 18
Karakterisasi Struktur dan Morfologi Nanopartikel ............................ 18
Penentuan Panjang Gelombang Maksimum dan Kurva Standar ......... 18
Efisiensi Enkapsulasi Ketoprofen Pada Nanopartikel ......................... 19
HASIL DAN PEMBAHASAN
Nanopartikel Kitosan .................................................................................. 20
Hasil Analisis Pengaruh Konsentrasi Kitosan, TPP, dan Oleat
Terhadap Jumlah Nanopartikel Kitosan ..................................................... 23
Hasil Analisis Pengaruh Konsentrasi Kitosan, TPP, dan Oleat
Terhadap Efisiensi Enkapsulasi Ketoprofen ............................................... 26
Hasil Analisis Pemilihan Formula Berdasarkan
Nilai Efisiensi dan Jumlah Nanopartikel Kitosan ....................................... 32
Hasil Analisis Karakterisasi Gugus Fungsi Nanopartikel Kitosan ............. 34
Halaman
SIMPULAN ......................................................................................................... 36
SARAN ................................................................................................................ 37
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 38
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Parameter Mutu Kitosan Niaga ....................................................................... 8
2 Kombinasi Konsentrasi Kitosan, TPP, dan Asam Oleat Semua Formula ...... 17
3 Kombinasi Formula Konsentrasi Kitosan, TPP, dan Asam Oleat ................. 21
4 Jumlah Nanopartikel Kitosan Dari Setiap Formula Nanopartikel .................. 25
5 Nilai Efisiensi Dari Setiap Formula Nanopartikel ......................................... 29
6 Pembobotan Berdasarkan Nilai Efisiensi dan Jumlah
Nanopartikel Kitosan ..................................................................................... 34
7 Perbandingan Spektrum FTIR Kitosan, Ketoprofen, dan
Nanopartikel Kitosan Terisi Ketoprofen ........................................................ 35
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Struktur Kitosan .............................................................................................. 7
2 Struktur Hidrogel Kitosan ............................................................................... 9
3 Pembuatan Nanopartikel ................................................................................ 13
4 Hasil SEM Nanopartikel Kitosan ................................................................... 23
5 Kurva Pengaruh Konsentrasi TPP dan Asam Oleat Terhadap
Jumlah Nanopartikel Kitosan ......................................................................... 26
6 Kurva Penentuan Panjang Gelombang Maksimum ....................................... 27
7 Hubungan Antara Absorbans dan Konsentrasi Larutan Ketoprofen .............. 27
8 Penyalutan Obat di dalam Nanopartikel Kitosan ........................................... 29
9 Kurva Pengaruh Konsentrasi TPP dan Asam Oleat Terhadap
Nilai Efisiensi Enkapsulasi ............................................................................ 32
10 Spektrum FTIR Kitosan, Ketoprofen, dan Nanopartikel
Kitosan Terisi Ketoprofen .............................................................................. 36
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Studi terhadap kitosan telah banyak dilakukan baik dalam bentuk serpih,
butiran, membran, maupun gel. Kemampuan kitosan yang diterapkan dalam
berbagai bidang industri modern, seperti farmasi, biokimia, kosmetika, industri
pangan, dan industri tekstil mendorong untuk terus dikembangkannya berbagai
penelitian yang menggunakan kitosan, termasuk melakukan modifikasi kimia atau
fisik dari kitosan. Modifikasi kimia menghasilkan perbaikan stabilitas kitosan
melalui fungsionalisasi gugus fungsi yang ada, perbaikan ukuran pori kitosan
dengan menggunakan senyawa porogen, dan dapat menaikkan kapasitas adsorpsi
kitosan apabila kitosan dipadukan dengan polimer lain.
Modifikasi kimia kitosan salah satunya dapat dilakukan melalui
pembentukan ikatan silang dalam struktur kitosan menghasilkan gel kitosan.
Penambahan polivinil alkohol (PVA) pada pembentukan gel kitosan dapat
memperbaiki sifat gel, yaitu menurunkan waktu gelasi dan meningkatkan
kekuatan mekanik gel (Wang et al. 2004, Aisyah 2005). Modifikasi kimia pada
gel kitosan yang telah dilaporkan ialah dengan menggunakan pengikat silang
glutaraldehida yang juga diikuti penambahan hidrokoloid alami, di antaranya gom
guar (Sugita et al. 2006a), alginat (Cardenas et al. 2003; Tan et al. 2003; Sugita et
al. 2006b), dan karboksimetil selulosa (CMC) (Sugita et al. 2007a). Modifikasi ini
meningkatkan sifat reologi gel kitosan meliputi kekuatan mekanik, titik pecah,
ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan yang sesuai untuk sistem pengantaran
obat. Jenis modifikasi gel kitosan yang sifat reologinya telah dioptimumkan untuk
pengantaran obat ialah gel kitosan-gom guar (Sugita et al. 2006a) dan gel kitosan-
CMC (Sugita et al. 2007a). Gel tersebut telah diaplikasikan dalam penyalutan
obat ketoprofen dalam bentuk mikrokapsul. Selain itu, Rosa et al. (2008)
melaporkan modifikasi kimia kitosan melalui pembuatan garam kitosan kuarterner
dengan glisidiltrimetil amonium klorida dan pengikat silang glutaraldehida.
Hasilnya, garam kitosan kuarterner dapat mengurangi zat warna reaktif jingga 16
(RO16) dari limbah tekstil.
Sejauh ini sistem pengantaran obat dengan menggunakan kitosan hanya
terbatas pada modifikasi kimia pada kitosan saja. Apabila modifikasi kimia
kitosan ini akan diterapkan sebagai sistem pengantaran obat ke dalam tubuh maka
harus mempertimbangkan kemampuan kitosan untuk bisa melewati penghalang
(barrier) dalam sistem metabolisme tubuh, dapat mencapai target pengobatan, dan
melepaskan zat aktif pada tempat yang spesifik di dalam tubuh sebagai sasaran
pengobatan. Oleh karena itu, modifikasi fisik melalui pengaturan ukuran partikel
kitosan menjadi hal yang sangat penting.
Modifikasi fisik kitosan yang telah dilakukan adalah dalam bentuk
mikrokapsul dan telah diterapkan untuk pengantaran obat ketoprofen ke dalam
tubuh. Modifikasi fisik pada kitosan mencakup perubahan ukuran partikel atau
butir kitosan menjadi lebih kecil untuk pemanfaatan yang lebih luas. Bentuk
mikrokapsul memiliki kelemahan, salah satunya adalah kemampuan penetrasi ke
dalam jaringan tubuh terbatas. Oleh karena itu, perkembangan modifikasi fisik
mengarah ke bentuk nanopartikel.
Pembuatan nanopartikel dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain
komposisi material dan metode yang digunakan. Untuk nanopartikel kitosan,
komposisi material yang digunakan adalah kitosan, TPP, dan surfaktan.
Penggunaan kitosan dalam bentuk nanopartikel dipilih karena kemampuannya
untuk meningkatkan penetrasi molekul-molekul besar. Selain itu, dengan
kemudahan masuk ke dalam tubuh, nanopartikel dapat berpindah mengikuti
sirkulasi darah ke bagian tubuh. Nanopartikel hidrofilik umumnya memiliki
sirkulasi yang lebih lama di dalam darah (Wu et al. 2005). Komposisi material
yang sesuai akan menghasilkan nanopartikel kitosan dengan ukuran kecil dan
morfologi seragam. Menurut Xu (2003), pembentukan nanopartikel hanya terjadi
pada konsentrasi tertentu kitosan dan TPP. Xu berhasil membuat nanopartikel
kitosan berukuran 20–200 nm dengan menggunakan konsentrasi kitosan 1.5
mg/ml dan konsentrasi TPP 0.7 mg/ml. Selain itu, Wu et al. (2005) juga berhasil
membuat nanopartikel kitosan berukuran 20–80 nm dengan menggunakan
konsentrasi kitosan 1.44 mg/ml dan konsentrasi TPP 0.6 mg/ml. Oleh karenanya,
pemilihan komposisi material yang sesuai merupakan salah satu faktor penentu
keberhasilan pembuatan nanopartikel.
Metode pembuatan nanopartikel merupakan faktor lain yang menentukan
selain komposisi material. Banyak metode dikembangkan untuk menghasilkan
nanopartikel dengan ukuran kecil dan morfologi yang seragam. Wu et al. (2005)
dan Xu (2003) berhasil membuat nanopartikel kitosan menggunakan metode
pengadukan magnetik pada suhu kamar. Akan tetapi, penentuan ukuran partikel
yang terbentuk dilakukan dengan metode berbeda, yaitu dengan dynamic light
scattering (DLS) pada penelitian Wu et al. (2005) dan dengan transmission
electron microscope (TEM) pada penelitian Xu (2003). Selain itu, Kim et al.
(2006) berhasil membuat nanopartikel kitosan berukuran 50–200 nm
menggunakan metode ultrasonikasi, dilanjutkan dengan metode pengering beku
(freeze dry), dan analisis TEM. Sampai saat ini penelitian nanopartikel kitosan
terus dikembangkan, baik dalam penentuan komposisi maupun pencarian metode
yang sesuai.
Qi et al. (2005) melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh
nanopartikel kitosan pada perkembangbiakan sel carcinoma tipe MGC803 pada
lambung manusia secara in vitro. Hasilnya, nanopartikel kitosan yang berukuran
65 nm secara nyata menghambat perkembangbiakan sel MGC803 dengan nilai
IC50 5,3 µg/ml setelah 48 jam perlakuan. Selain itu, Kim et al. (2006) melaporkan
penelitiannya tentang pembuatan dan karakterisasi retinol tersalut nanopartikel
kitosan, yang telah digunakan dalam bidang kosmetika dan farmasi. Hasilnya,
retinol tersalut nanopartikel kitosan memiliki ukuran partikel sekitar 50–200 nm
dan retinol efektif tersalut di dalam kitosan.
Berbagai penelitian tentang modifikasi nanopartikel kitosan pun saat ini
telah banyak dilakukan. Salah satunya adalah yang dilakukan oleh Diebold et al.
(2007) yang membuat kompleks antara liposom (gelembung lemak) dengan
nanopartikel kitosan untuk melihat kemampuan nanopartikel kitosan sebagai
pembawa obat. Hasilnya, kompleks tersebut berpotensi sebagai pembawa obat
(drug carrier) untuk permukaan lensa mata. Selain itu, Sarmento et al. (2007)
melaporkan bahwa nanopartikel tersalut kitosan-alginat yang berisi hormon
insulin secara in vivo menurunkan tingkat glukosa streptozotosin pada dosis 50
dan 100 IU/kg sampai 59 dan 55% dari tingkat dasarnya. Selain itu, nanopartikel
kitosan tersalut alginat lebih stabil dan pelepasannya terkontrol untuk pengiriman
vaksin yang dilakukan secara in vivo dibandingkan tanpa tersalut alginat (Borges
et al. 2006).
Penelitian nanopartikel kitosan termodifikasi umumnya menggunakan
senyawa pengikat silang dan surfaktan. Zat pengikat silang yang sering digunakan
adalah glutaraldehida, sedangkan surfaktan yang banyak dipakai adalah surfaktan
nonionik (Tween 80 dan Span 80). Selain itu, ada senyawa yang bisa berfungsi
sebagai pengikat silang sekaligus sebagai surfaktan, yaitu asam oleat. Untuk
bidang farmasi sebagai sistem pengantaran obat (drug delivery system),
penggunaan zat pengikat silang dan surfaktan melalui penambahan zat kimia
memiliki kelemahan, yaitu toksisitas dari zat kimia yang digunakan (Tarirai
2005). Oleh karena itu, sistem pengantaran obat harus dibuat dari material yang
memiliki tingkat toksisitas minimum. Tarirai (2005) telah melakukan penelitian
tentang pembuatan gel kitosan sebagai pembawa obat ibuprofen dengan
menggunakan senyawa pengikat silang tripolifosfat dan senyawa surfaktan yang
sekaligus berfungsi sebagai pengikat silang, yaitu asam oleat, sodium lauril sulfat
(SLS), dan Tween 80. Hasilnya, Tween 80 memiliki kemampuan mengikat silang
yang relatif rendah pada kisaran konsentrasi 0,1–15% (v/v). Hal ini disebabkan
Tween 80 bersifat nonionik sehingga interaksi dengan polikationik kitosan sangat
rendah. Pada konsentrasi 1–2,5% (b/v), SLS belum mampu membentuk ikatan
silang antar polimer kitosan dan interaksinya menghasilkan hidrogel yang di
dalamnya terdapat struktur seperti butiran.
Penggunaan glutaraldehida sebagai zat pengikat silang untuk sistem
pengantaran obat umumnya banyak dihindari. Selain glutaraldehida bersifat
toksik, ikatan silang glutaraldehida yang terjadi melalui reaksi pembentukan basa
Schiff antara gugus aldehida-ujung pada glutaraldehida dengan gugus amino pada
kitosan membentuk imina akan menghasilkan ikatan kimia yang kuat antar
polimer kitosan. Untuk nanopartikel kitosan sebagai sistem pengantaran obat, hal
ini harus dihindari karena dapat mengakibatkan sulitnya proses pelepasan obat
dari dalam nanopartikel. Umumnya, pembentukan ikatan silang ionik antara
polikationik kitosan dengan senyawa polianion akan lebih disukai dibandingkan
dengan pembentukan ikatan kimia yang kuat antar polimer kitosan.
Pembentukan ikatan silang ionik salah satunya dapat dilakukan dengan
menggunakan senyawa tripolifosfat. Tripolifosfat dianggap sebagai zat pengikat
silang yang paling baik. Shu dan Zhu (2002) melaporkan bahwa penggunaan
tripolifosfat untuk pembentukan gel kitosan dapat meningkatkan kekuatan
mekanik dari gel yang terbentuk. Hal ini karena tripolifosfat memiliki rapatan
muatan negatif yang tinggi sehingga interaksi dengan polikationik kitosan akan
lebih besar. Oleh karena itu, penelitian ini membuat nanopartikel kitosan yang
terikat silang secara ionik dengan menggunakan zat pengikat silang polianion
tripolifosfat.
Penggunaan surfaktan nonionik Tween 80 dan Span 80 dalam proses
pembuatan mikrosfer kitosan untuk sistem pengantaran hemoglobin ke dalam
tubuh telah dilaporkan oleh Silva et al. (2006). Hasilnya, kedua surfaktan tersebut
dapat menurunkan diameter rata-rata mikrosfer kitosan, yaitu dari 132,6 µm
menjadi 24,9 µm untuk Span 80, dan dari 198 µm menjadi 181,3 µm untuk Tween
80. Selain itu, surfaktan Span 80 juga dapat menurunkan efisiensi enkapsulasi dari
91.2% menjadi 90.9%. Berdasarkan penelitian Silva et al. (2006) inilah diketahui
bahwa penambahan surfaktan dapat memperkecil ukuran partikel kitosan. Oleh
karena itu, penggunaan surfaktan lainnya menjadi perhatian penting dalam
perkembangan berbagai penelitian yang berhubungan dengan sistem pengantaran
obat ke dalam tubuh.
Pembuatan nanopartikel dalam penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan komponen tripolifosfat, sebagai pengikat silang dan asam oleat,
sebagai surfaktan. Hal ini dilakukan karena untuk menghindari sifat toksik dari
glutaraldehida yang selama ini banyak digunakan. Selain itu, penggunaan asam
oleat yang stabil dalam kondisi asam sebagai surfaktan sampai saat ini belum
banyak diteliti dan diharapkan asam oleat ini dapat berperan dalam sistem
penghantaran obat ke dalam tubuh.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan membuat nanopartikel kitosan dengan metode
ultrasonikasi dan sentrifugasi melalui variasi konsentrasi kitosan, TPP, dan
surfaktan, serta menentukan karakterisasi nanopartikel yang meliputi morfologi,
efisiensi penyalutan ketoprofen, dan ukuran nanopartikel.
Hipotesis
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah:
1. Metode sonikasi dan sentrifugasi dapat digunakan untuk membuat
nanopartikel kitosan yang menyalut ketoprofen dengan efisiensi di atas 50%.
2. Efisiensi penyalutan ketoprofen dalam nanopartikel kitosan dipengaruhi oleh
komposisi nanopartikel yang mencakup jumlah kitosan, TPP, dan surfaktan
yang digunakan.
TINJAUAN PUSTAKA
Gel Kitosan
Proses gelasi atau pembentukan gel merupakan fenomena yang menarik dan
sangat kompleks. Jika terjadi ikatan silang pada polimer yang terdiri atas molekul
rantai panjang dalam jumlah yang cukup, maka akan terbentuk bangunan tiga
dimensi yang berkelanjutan sehingga molekul pelarut akan terjebak diantaranya,
terjadi immobilisasi molekul pelarut, dan terbentuk struktur yang kaku dan tegar
yang tahan terhadap gaya maupun tekanan tertentu (Fardiaz 1989). Gel yang dapat
menahan air di dalam strukturnya disebut hidrogel (Wang et al. 2004). Air yang
terdapat dalam gel ini merupakan tipe air imbibisi, yaitu air yang masuk ke dalam
suatu bahan dan akan menyebabkan pengembangan volume, tetapi air ini bukan
komponen penyusun bahan tersebut (Winarno 1997). Hidrogel dapat dibedakan
menjadi 2 berdasarkan proses pembentukannya, yaitu hidrogel kimia dan fisika.
Hidrogel kimia dibentuk dari reaksi tidak dapat balik karena melibatkan
pembentukan ikatan silang secara kovalen, sedangkan hidrogel fisika dibentuk
dari reaksi dapat balik dengan pembentukan ikatan silang secara ionik (Stevens
2001, Berger et al. 2004).
Saat ini, penggunaan hidrogel banyak dikembangkan dalam berbagai
bidang, antara lain farmasi, industri, dan makanan. Hidrogel ini dibentuk dari
berbagai macam bahan polimer alam maupun polimer sintetik, salah satunya
adalah polimer alam kitosan. Kitosan merupakan biopolimer polikationik linear
dengan unit berulang 2-amino-2-deoksi-D-glukopiranosa yang terhubung oleh
ikatan β-(1→4) (Thatte 2004). Struktur kimia kitosan disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1 Struktur kitosan
Kitosan memiliki rumus molekul (C6H11NO4)n dan merupakan salah satu
dari sedikit polimer alam yang berbentuk polielektrolit kationik dalam larutan
asam organik (Jamaludin 1994). Kitosan larut dalam pelarut organik, HCl encer,
HNO3 encer, dan H3PO4 0,5%, tetapi tidak larut dalam basa kuat dan H2SO4. Sifat
kelarutan kitosan ini dipengaruhi oleh bobot molekul dan derajat deasetilasi.
Bobot molekul kitosan beragam, bergantung pada degradasi yang terjadi selama
proses deasetilasi (Sugita 1992).
Parameter mutu kitosan biasanya dilihat dari nilai derajat deasetilasi, kadar
air, kadar abu, bobot molekul, dan viskositas. Kitosan niaga memiliki bobot
molekul sekitar 1 × 105–1.2 × 106 g/mol. Viskositas kitosan dipengaruhi oleh
beberapa faktor seperti derajat deasetilasi, bobot molekul, konsentrasi pelarut, dan
suhu. Parameter mutu kitosan niaga dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Parameter mutu kitosan niaga* Parameter Ciri
Ukuran partikel Serpihan sampai bubuk Kadar air ≤ 10% Kadar abu ≤ 2% Derajat deasetilasi ≥ 70% Warna larutan tidak berwarna Viskositas (cps): � Rendah < 200 � Medium 200–799 � Tinggi 800–2000 � Sangat tinggi >2000
* Sumber: Anonim (1987) dalam Jamaludin (1994)
Gel kitosan terjadi karena terbentuknya jaringan tiga dimensi antara molekul
kitosan yang terentang pada seluruh volume gel yang terbentuk dengan
menangkap sejumlah air di dalamnya. Sifat jaringan serta interaksi molekul yang
mengikat keseluruhan gel menentukan kekuatan, stabilitas, dan tekstur gel. Untuk
memperkuat jaringan di dalam gel biasanya digunakan molekul lain yang
berperan sebagai pembentuk ikatan silang.
Ikatan silang kovalen dalam hidrogel kitosan dibedakan menjadi 3 bagian,
yaitu ikatan silang kitosan-kitosan, jaringan polimer hibrida, dan semi- atau full-
interpenetrating network (IPN) (Gambar 2a, b, c). Ikatan silang kitosan-kitosan
terjadi antara dua unit struktural pada rantai polimer kitosan yang sama, sementara
pada jaringan polimer hibrida, reaksi pengikatan silang terjadi antara satu unit dari
struktur rantai kitosan dan unit lain dari struktur polimer tambahan. Berbeda
dengan jaringan polimer hibrida, semi- atau full-IPN terjadi jika ditambahkan
polimer lain yang tidak bereaksi dengan larutan kitosan sebelum terjadi ikatan
silang. Pada semi-IPN, polimer yang ditambahkan ini hanya melilit, sementara
pada full-IPN, ditambahkan dua senyawa pengikat silang yang terlibat dalam
jaringan (Berger et al. 2004).
(a) (b) (c)
Gambar 2 Struktur hidrogel kitosan (a) ikatan silang kitosan-kitosan, (b) jaringan
polimer hibrida, (c) jaringan semi IPN (Berger et al. 2004)
Kitosan menunjukkan sifat-sifat polimer biomedis seperti non-toksik,
biokompatibel, dan biodegradabel. Struktur kitosan yang mirip dengan selulosa
dan kemampuannya membentuk gel dalam suasana asam, membuat kitosan
memiliki sifat-sifat sebagai matriks dalam sistem pengantaran obat (Sutriyo et al.
2005). Kitosan biasa dipakai sebagai penghantar obat berdasarkan kekuatan
mekanik dan keteruraian hayatinya yang lambat. Kitosan berbentuk gel atau
lembaran telah digunakan sebagai pengantar obat yang merupakan zat antikanker
(Dhanikula et al. 2004). Kitosan juga dapat memperbaiki sistem pengantaran
ketoprofen dan indometasin yang merupakan obat anti-peradangan dengan cara
menyalut obat dalam mikrokapsul (Yamada et al. 2001, Tiyaboonchai et al.
2003). Beberapa penelitian kitosan yang termodifikasi dengan gom guar telah
digunakan sebagai matriks penghantaran obat dalam tubuh diantaranya obat anti
peradangan ketoprofen (Amelia 2007) dan obat anti-peradangan indometasin
(Mubarok 2007). Hal ini sesuai dengan Nata (2007) yang melaporkan bahwa
melalui uji difusi secara in vitro, proses pembengkakan membran kitosan-gom
guar akibat matriks yang bersentuhan dengan cairan sangat baik digunakan untuk
sistem penghantaran obat.
Nanopartikel Kitosan
Pengertian dan Perkembangan Nanopartikel
Nanopartikel didefinisikan sebagai partikel yang berbentuk padat dengan
ukuran sekitar 10–1000 nm (Mohanraj 2006). Pembuatan teknologi nanopartikel
ini sangat bergantung pada metode preparasi yang dilakukan, baik itu dalam
bentuk nanopartikel, nanosphere, atau nanokapsul. Dalam sistem pengantaran
obat, nanopartikel berperan sebagai pembawa (carrier) dengan cara melarutkan,
menjebak, mengenkapsulasi, atau menempelkan obat di dalam matriksnya.
Baru-baru ini, nanopartikel yang berasal dari bahan polimer digunakan
sebagai sistem pengantaran obat yang potensial karena kemampuan
penyebarannya di dalam organ tubuh selama waktu tertentu, dan kemampuannya
untuk mengantarkan protein atau peptida (Mohanraj 2006). Nanopartikel dari
bahan polimer yang biodegradabel dan kompatibel merupakan salah satu
perkembangan baik untuk pembawa obat karena nanopartikel diduga terjerap
secara utuh di dalam sistem pencernaan setelah masuk ke dalam tubuh (Wu et al.
2005).
Tujuan utama dalam melakukan rancangan nanopartikel sebagai sistem
pengantaran obat adalah untuk mengatur ukuran partikel, sifat-sifat permukaan,
dan pelepasan zat aktif pada tempat yang spesifik di dalam tubuh sebagai sasaran
pengobatan. Kelebihan menggunakan nanopartikel sebagai sistem pengantaran
obat antara lain (1) ukuran partikel dan karakteristik permukaan nanopartikel
dapat dengan mudah dimanipulasi sesuai dengan target pengobatan; (2)
nanopartikel mengatur dan memperpanjang pelepasan obat selama proses transpor
obat ke sasaran; (3) obat dapat dimasukan ke dalam sistem nanopartikel tanpa
reaksi kimia; dan (4) sistem nanopartikel dapat diterapkan untuk berbagai sasaran
pengobatan, karena nanopartikel masuk ke dalam sistem peredaran darah dan di
bawa oleh darah menuju target pengobatan (Mohanraj 2006). Beberapa hasil
penelitian menjelaskan bahwa jumlah nanopartikel yang melewati epitelium usus
lebih besar daripada mikrosfer (> 1 µm) (Wu et al. 2005). Saat ini penelitian
mengenai nanopartikel telah banyak dikembangkan, salah satunya adalah
nanopartikel kitosan.
Studi nanopartikel kitosan banyak difokuskan pada preparasi, modifikasi,
perilaku berbagai macam obat dan sifat-sifat fisiknya, seperti nanopartikel kitosan
tersalut PLGA (poly-D,L-lactide-co-glycolide), nanopartikel berisi insulin, asam
deoksiribonukleat (DNA), dan obat antikanker. Janes (2001) melaporkan bahwa
bobot molekul kitosan memainkan peran penting dalam sistem penghantaran
protein atau peptida oleh nanopartikel kitosan (Xu 2003). Selain itu, Jang et al.
(2002) mempelajari karakteristik dari nanopartikel kitosan yang termodifikasi
dengan gugus-gugus hidrofobik (kolesterol) dan hidrofilik (polietilen glikol).
Hasilnya, semakin banyaknya jumlah gugus hidrofobik maka ukuran partikel akan
semakin kecil, dan diperoleh nanopartikel berukuran 30–150 nm.
Wu et al. (2005) mempelajari karakteristik nanopartikel kitosan terisi
amonium glycyrrhizinate (sebagai obat anti-hepatitis) dengan menggunakan
proses gelasi ionik. Hasilnya, nanopartikel yang diperoleh berukuran 20–80 nm
dan melalui uji difusi secara in vitro dapat digunakan sebagai sistem penghantaran
amonium glycyrrhizinate dengan pelepasan amonium glycyrrhizinate pada 1 jam
pertama sekitar 22,5% kemudian diikuti dengan pelepasan amonium
glycyrrhizinate yang sangat lambat hingga mencapai 16 jam, yaitu 37,5%. Joseph
(2007) melakukan preparasi dan karakterisasi nanopartikel kitosan untuk
mengantarkan sitarabin (sebagai zat kemoterapi) untuk terapi penyakit kanker.
Hasilnya, pelepasan sitarabin dari nanopartikel kitosan melalui uji difusi secara in
vitro pada 1 jam pertama cukup cepat, yaitu 30,5% kemudian diikuti dengan
pelepasan sitarabin yang sangat lambat hingga mencapai 16 jam, yaitu 63,1%.
Metode Pembuatan Nanopartikel
Menurut Mohanraj (2006), kebanyakan nanopartikel dibuat dengan tiga
metode, yaitu dispersi polimer, polimerisasi monomer, dan proses gelasi ionik.
Dispersi polimer merupakan teknik umum yang digunakan untuk membuat
nanopartikel biodegradabel dari PLA (poly-lactic acid), PLG (poly-D,L-
glycolide), PLGA (poly-D,L-lactide-co-glycolide), dan PCA (poly-cyanoacrylate).
Teknik dispersi polimer ini dapat digunakan dalam berbagai cara, antara lain
metode evaporasi pelarut dan metode difusi pelarut. Dalam metode evaporasi
pelarut, polimer dan obat masing-masing dilarutkan dalam pelarut organik.
Campuran larutan polimer dan obat tersebut kemudian di emulsifikasi dalam
larutan yang mengandung surfaktan untuk membentuk emulsi minyak dalam air
(o/w). Setelah emulsi yang terbentuk stabil, pelarut kemudian diuapkan. Untuk
metode polimerisasi, monomer di polimerisasi untuk membentuk nanopartikel
dalam larutan berair. Suspensi nanopartikel selanjutnya dipisahkan dari penstabil
dan surfaktan yang digunakan dengan ultrasentrifugasi dan partikel disuspensikan
kembali dalam medium yang isotonis.
Metode yang paling umum pembuatan nanopartikel menurut Mohanraj
(2006) adalah melalui proses gelasi ionik. Banyak penelitian difokuskan untuk
membuat nanopartikel dari polimer yang biodegradabel seperti kitosan, gelatin,
dan sodium alginat. Salah satu contoh metode gelasi ionik ini adalah
mencampurkan polimer kitosan dengan polianion sodium tripolifosfat yang
menghasilkan interaksi antara muatan positif pada gugus amino kitosan dengan
muatan negatif tripolifosfat.
Menurut Haskell (2005), nanopartikel dapat dibuat dengan 4 metode, yaitu
(1) emulsifikasi; (2) pemecahan; (3) pengendapan; dan (4) difusi emulsi (Gambar
3). Metode emulsifikasi menggunakan bahan dasar cairan/larutan dan energi
mekanik atau ultrasonik diberikan untuk mengurangi ukuran partikel (umumnya <
300 nm). Metode ini memiliki keuntungan, yaitu menggunakan peralatan yang
umum (seperti homogenizer), sedangkan kelemahan metode ini antara lain
pengisian obat ke dalam nanopartikel rendah, serta memerlukan energi tinggi
untuk dekomposisi kimia. Metode pemecahan menggunakan bahan dasar padatan
yang dipecah dengan cara menggiling butiran-butiran padatan. Metode ini
memiliki kelebihan antara lain cocok untuk senyawa yang kelarutannya rendah,
sedangkan kekurangan metode ini antara lain pemecahan partikel padatan
memerlukan energi dan waktu yang lebih besar daripada bahan cairan/larutan,
dapat menghasilkan panas, kondisi proses berbeda-beda dari satu obat ke obat
lainnya, dan ukuran partikel yang dihasilkan terbatas, yaitu lebih besar dari 100
nm.
Metode pengendapan dilakukan dengan mengendalikan kelarutan bahan di
dalam larutan melalui perubahan pH, suhu, atau pelarut. Endapan yang dihasilkan
dari kondisi sangat jenuh memiliki banyak partikel berukuran kecil. Metode ini
memiliki kelebihan antara lain dapat menghasilkan partikel lebih kecil dari 100
nm dan pemakaian energi sangat rendah. Akan tetapi, kekurangan metode ini
adalah pengisian obat ke dalam nanopartikel rendah dan memerlukan penguapan
banyak pelarut. Metode yang terakhir adalah difusi emulsi yang merupakan
gabungan dari metode emulsifikasi dan pengendapan. Dalam metode ini, emulsi
yang mengandung obat dihasilkan terlebih dahulu melalui penggunaan pelarut
dengan volatilitas yang tinggi. Setelah preparasi, fase yang mengandung obat
dihilangkan melalui evaporasi, yang berlanjut pada pengendapan obat dalam
droplet emulsi. Tidak seperti metode pengendapan langsung yang pembentukan
partikel terjadi di seluruh larutan, dalam metode ini pengendapan terbatas pada
fase yang mengandung obat sehingga droplet berperan sebagai cetakan (templat)
untuk pembentukan nanopartikel. Metode difusi emulsi memiliki kelebihan antara
lain proses pengendapan dapat dikendalikan secara merata sehingga lebih efektif
menghasilkan nanopartikel, sedangkan kekurangan metode ini adalah prosesnya
lebih rumit karena banyak tahapan yang dilakukan, biaya lebih besar, serta
memerlukan kemampuan khusus untuk pemilihan pelarut yang sesuai.
Gambar 3 Pembuatan nanopartikel (Haskell 2005)
Larutan Larutan
Padatan
Energi
Energi
Energi
Difusi
Pengendapan
Sonokimia
Sonic atau suara dengan frekuensi sangat tinggi disebut ultrasonik. Ahli
kimia pertama yang memperkenalkan efek gelombang suara yang kemudian
disebut sebagai sonokimia adalah Alfred L. Loomis pada tahun 1927. Sejak tahun
1980-an efek dari ultrasonik telah banyak dipergunakan oleh para ilmuwan di
berbagai sektor, karena ultrasonik memiliki dampak yang signifikan secara fisika
dan kimia terhadap suatu zat (Wahid et al. 2001). Ultrasonik memiliki frekuensi
melebihi batas pendengaran manusia, yaitu di atas 20 kHz. Frekuensi yang lebih
tinggi memiliki panjang gelombang yang lebih pendek. Gelombang suara
ultrasonik dapat didengar dan digunakan sebagai alat komunikasi oleh
pendengaran beberapa jenis binatang, seperti anjing, kelelawar, dan lumba-lumba
(Kencana 2009).
Iradiasi ultrasonik sangat berkaitan erat dengan kavitasi, yaitu pembentukan,
pertumbuhan, dan pengempisan gelembung di dalam cairan. Ultrasonik intensitas
tinggi dapat memberikan efek pada perubahan fisika dan kimia yang cukup luas
karena memiliki energi yang cukup tinggi yang dapat diberikan pada zat lain
dalam waktu yang cukup singkat dengan tekanan yang tinggi. Tekanan inilah
yang akan menimbulkan kavitasi. Efek fisika dari ultrasonik intensitas tinggi salah
satunya adalah emulsifikasi (Wahid et al. 2001).
Suara ultrasonik yang menjalar di dalam medium cair memiliki kemampuan
terus menerus membangkitkan semacam gelembung atau rongga (cavity) di dalam
medium tersebut yang kemudian secepat kilat meletus. Fenomena ini lebih dikenal
dengan nama kavitasi. Gelembung-gelembung yang meletus tadi bisa
menghasilkan energi kinetik luar biasa besar yang berubah menjadi energi panas.
Penciptaan dan luruhnya gelembung yang cepat memberikan efek transfer energi
panas yang juga cepat. Gelembung-gelembung tadi bisa mencapai suhu 5000 K,
bertekanan 1000 atm, dan memiliki kecepatan pemanasan-pendinginan 1010 K/s.
Selama terjadinya gelembung-gelembung, kondisi fisika-kimia suatu reaksi bisa
berubah drastis namun suhu medium yang teramati tetaplah dingin karena proses
terbentuk dan pecahnya gelembung tadi terjadi dalam skala mikroskopik.
Sejumlah teori dikembangkan untuk menjelaskan bagaimana radiasi
ultrasonik 20 kHz dapat memecahkan ikatan kimia. Semua teori sepakat bahwa
kejadian utama dalam sonokimia adalah pembentukan, pertumbuhan, dan
pemecahan gelembung yang terbentuk di dalam cairan. Masalah selanjutnya
adalah bagaimana gelembung dapat terbentuk, mengingat fakta bahwa daya yang
diperlukan untuk memisahkan molekul-molekul air pada jarak 2 kali ikatan Van
der Waals nya adalah sebesar 105 W/cm2, sedangkan dalam bath sonikasi dengan
daya 0.3 W/cm2 sudah berhasil mengubah air menjadi hidrogen peroksida.
Banyak penjelasan berbeda yang diajukan untuk menjelaskan fenomena ini, tetapi
semuanya berdasarkan pada keberadaan partikel tertentu atau gelembung-
gelembung gas yang menurunkan gaya antarmolekul sehingga memungkinkan
terbentuknya gelembung. Tahap kedua adalah pertumbuhan gelembung yang
terjadi melalui difusi uap zat terlarut (solut) pada gelembung, dan tahap ketiga
adalah pecahnya gelembung yang terjadi ketika ukuran gelembung mencapai nilai
maksimumnya. Berdasarkan mekanisme hot-spot, ledakan gelembung tersebut
menaikkan temperatur lokal hingga 5000 K dan tekanan 1000 atm. Kondisi
ekstrem tersebut menyebabkan pemutusan ikatan kimia.
Gelombang ultrasonik tidak secara langsung berinteraksi dengan molekul-
molekul untuk menginduksi suatu perubahan kimia. Interaksi gelombang
ultrasonik dengan molekul-molekul terjadi melalui media perantara berupa cairan.
Gelombang yang dihasilkan oleh tenaga listrik diteruskan oleh media cair ke
medan yang dituju melalui fenomena kavitasi yang akan menyebabkan terjadinya
temperatur dan tekanan lokal ekstrem di dalam cairan dimana reaksi terjadi
(Kencana 2009).
Peralatan komersial untuk penelitian efek ultrasonik telah banyak tersedia.
Sebuah alat yang berbentuk probe, yang dapat menghasilkan gelombang
ultrasonik berintensitas tinggi (50–500 W/cm2) merupakan tipe yang paling akurat
dan efektif untuk skala laboratorium serta memberikan kemudahan dalam
mengontrolnya pada suhu ruang dan tekanan atmosfer. Sedangkan ultrasonik
cleaning bath hanya memiliki intensitas rendah (~ 1 W/cm2) (Wahid et al. 2001).
Oleh karena itu, kebanyakan pembuatan nanopartikel dilakukan dengan
menggunakan peralatan ultrasonik berbentuk probe.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan antara lain neraca analitik, FTIR jenis Perkin
Elmer seri SpectrumOne, spektrofotometer ultraviolet/sinar tampak (UV/Vis) UV-
1700 PharmaSpec, High Speed Centrifuse Sorvall RC 5B Plus, SEM JEOL JSM-
6360LA, pengaduk magnet, Ultrasonik prosesor Cole Parmer 130 Watt 20 kHz,
pHmeter 510 Bench Series, pengering semprot Buchi 190, pelapis ion Sputter
JFC-1100.
Bahan-bahan yang digunakan adalah kitosan niaga yang dibeli dari
Bratachem (DD 70,15% dan BM 3×105 g/mol), asam asetat 1%, asam oleat pa,
etanol, ketoprofen yang diperoleh dari PT Kalbe Farma, natrium tripolifosfat
(STPP), dan larutan bufer fosfat pH 7.2.
Metode Penelitian
Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah penelitian pendahuluan,
yaitu menentukan formula konsentrasi material (kitosan, TPP, dan oleat) yang
akan digunakan dalam penelitian utama. Penelitian utama meliputi tahapan
pembuatan nanopartikel kitosan, karakterisasi, dan analisis data komposisi
nanopartikel terhadap nilai efisiensi dan ukuran partikel.
Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan ini meliputi screening nilai konsentrasi material
yang akan digunakan, dilakukan dengan mencari kisaran nilai maksimum dan
minimum dari setiap material yang digunakan. Setelah itu, seluruh data
konsentrasi tersebut diolah menggunakan model Box Behnken program Modde 5
untuk melihat nilai sebaran data konsentrasi yang mewakili. Dari hasil ini dapat
diperoleh variasi nilai konsentrasi material yang akan digunakan dalam penelitian
utama. Seluruh kombinasi formula dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Kombinasi konsentrasi kitosan, TPP, dan asam oleat semua formula
KITOSAN TPP OLEAT FORMULA % (b/v) (mg/ml) (mg/ml)
0.84 0.10 A 0.80 B 1.50 C
2.50 1.17 0.10 Da
0.10 Ea
0.80 Fb
0.80 Gb
1.50 Hc
1.50 Ic
1.50 0.10 J 0.80 K 1.50 L
0.84 0.10 Md 0.10 Nd 0.80 O 1.50 Pe 1.50 Qe
3.00 1.17 0.10 R 0.80 Sf
0.80 Tf
1.50 Ug
1.50 Vg
1.50 0.10 Wh
0.10 Xh
0.80 Y 1.50 Zi
1.50 AA i
0.84 0.10 BB 0.80 CC 1.50 DD
3.50 1.17 0.10 EEj
0.10 FFj
0.80 GGk
0.80 HHk
1.50 II l
1.50 JJl
1.50 0.10 KK 0.80 LL 1.50 MM
Ket : a – l : memiliki kombinasi formula yang sama
Penelitian Utama
Pembuatan nanopartikel kitosan terisi ketoprofen (Modifikasi Xu 2003)
Nanopartikel kitosan dibuat berdasarkan metode Xu (2003), yaitu
pengadukan magnetik pada suhu kamar. Akan tetapi, dalam penelitian ini
ditambahkan beberapa modifikasi antara lain setelah proses pengadukan
dilakukan proses ultrasonikasi dan sentrifugasi. Nanopartikel kitosan terisi
ketoprofen dibuat dengan mencampurkan larutan kitosan konsentrasi [2.50–3.50%
(b/v)]; TPP 0.84–1.50 mg/ml; ketoprofen 0.20 mg/ml; dan asam oleat 0.10–1.50
mg/ml. Kombinasi yang digunakan sesuai dengan Tabel 2. Kitosan dilarutkan
dalam larutan asam asetat 1%, ketoprofen dan asam oleat masing-masing
dilarutkan dalam etanol, dan TPP dilarutkan dalam akuades. Sebanyak 100 ml
larutan kitosan ditambahkan 40 ml larutan TPP, dan 40 ml larutan ketoprofen.
Setelah itu, sambil diaduk pada suhu kamar ditambahkan 20 ml asam oleat.
Campuran kemudian diberi gelombang ultrasonik dengan frekuensi 20 kHz setiap
20 ml selama 30 menit, kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 20000 rpm
selama 2 jam. Supernatan yang diperoleh berupa suspensi nanopartikel.
Pengubahan bentuk suspensi menjadi serbuk dilakukan dengan menggunakan
pengering semprot.
Karakterisasi struktur dan morfologi nanopartikel kitosan terisi ketoprofen
Morfologi nanopartikel kitosan terisi ketoprofen dianalisis dengan
menggunakan SEM dan FTIR.
Penentuan panjang gelombang maksimum dan pembuatan kurva standar
Larutan ketoprofen dalam bufer fosfat pH 7.2 dengan konsentrasi 10 ppm
diukur absorbansnya pada panjang gelombang 200–300 nm. Panjang gelombang
maksimum (λmaks) yang diperoleh digunakan untuk analisis selanjutnya. Kurva
standar dibuat dengan deret konsentrasi ketoprofen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10
ppm. Data yang diperoleh merupakan kurva hubungan antara konsentrasi
ketoprofen dan absorbans.
Efisiensi enkapsulasi ketoprofen pada nanopartikel
Sebanyak 25 mg nanopartikel kitosan ditimbang dan dilarutkan ke dalam 50
ml bufer fosfat pH 7.2. Campuran tersebut dikocok selama 24 jam lalu disaring.
Filtrat yang diperoleh dibaca absorbansnya dengan spektrofotometer UV pada
λmaks. Absorbans yang diperoleh digunakan untuk menentukan konsentrasi
ketoprofen dengan bantuan kurva standar. Sebagai koreksi diukur juga
nanopartikel kitosan kosong atau tanpa penambahan ketoprofen. Efisiensi
enkapsulasi dihitung dengan persamaan:
E = (x mg/l × 1L/1000 ml × vol. ekstraksi × a mg/b mg) × 100% Massa ketoprofen awal (mg) dengan: x = nilai x dari persamaan kurva standar
a = massa total nanopartikel yang diperoleh
b = massa nanopartikel yang digunakan untuk penentuan efisiensi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Nanopartikel Kitosan
Tahap awal dalam penelitian ini adalah menentukan kombinasi formula
nanopartikel kitosan dengan metode Box Behnken program Modde 5. Dalam
program ini, dimasukkan nilai masing-masing komponen kitosan [2.50–3.50%
(b/v)], TPP (sebagai zat pengikat silang) 0.84–1.50 mg/ml, dan asam oleat
(sebagai surfaktan) 0.10–1.50 mg/ml yang kemudian dihasilkan seluruh
kombinasi formula konsentrasi kitosan, TPP, dan asam oleat. Kombinasi formula
konsentrasi kitosan, TPP, dan asam oleat yang diperoleh dimaksudkan untuk
mempelajari pengaruh setiap komponen dasar tersebut terhadap karakteristik
nanopartikel yang dihasilkan. Seluruh kombinasi formula nanopartikel kitosan
dapat dilihat pada Tabel 2. Terdapat 39 sebaran data konsentrasi bahan yang
mewakili untuk pembentukan nanopartikel kitosan, yaitu konsentrasi kitosan 2.50;
3.00; dan 3.50% (b/v); konsentrasi TPP 0.84;1.17; dan 1.50 mg/ml; serta
konsentrasi asam oleat 0.10; 0.80; dan 1.50 mg/ml. Untuk konsentrasi obat
ketoprofen dibuat tetap, yaitu 0.20 mg/ml. Berdasarkan 39 data yang diperoleh
tersebut terlihat bahwa pada komposisi kitosan 2.5; 3.0; dan 3.5% (b/v) diperoleh
berturut-turut sebanyak 12, 15, dan 12 formula. Dari 12 formula pada konsentrasi
kitosan 2.5% (b/v), terdapat beberapa formula yang mengalami pengulangan atau
memiliki kombinasi konsentrasi bahan yang sama, yaitu formula D dan E, F dan
G, serta H dan I. Hal ini kemungkinan disebabkan pengulangan-pengulangan
tersebut merupakan kombinasi formula yang terletak pada daerah di sekitar nilai
titik optimum sehingga pengukuran dilakukan lebih dari satu kali untuk lebih
mempersempit kisaran nilai titik optimumnya. Hal yang sama juga terjadi pada
konsentrasi kitosan 3.0 dan 3.5% (b/v).
Formula pada Tabel 2, seluruhnya akan digunakan untuk pembuatan
nanopartikel kitosan. Akan tetapi, formula yang memiliki kombinasi konsentrasi
bahan yang sama hanya akan diambil satu formula saja sehingga dengan
kombinasi kitosan, TPP, dan asam oleat yang berbeda diperoleh sebanyak 27
formula. Semua formula dengan kombinasi bahan yang berbeda dapat dilihat pada
Tabel 3. Komposisi kitosan 2.5; 3.0; dan 3.5% (b/v) masing-masing menghasilkan
sembilan formula yang berbeda komposisinya. Keseluruhan formula tersebut
selanjutnya akan digunakan dalam pembuatan nanopartikel kitosan.
Tabel 3 Kombinasi formula konsentrasi kitosan, TPP, dan asam oleat
KITOSAN TPP OLEAT FORMULA % (b/v) (mg/ml) (mg/ml)
0.84 0.10 A 0.80 B 1.50 C
2.50 1.17 0.10 D 0.80 F 1.50 H
1.50 0.10 J 0.80 K 1.50 L
0.84 0.10 M 0.80 O 1.50 P
1.17 0.10 R 3.00 0.80 S
1.50 U
1.50 0.10 W 0.80 Y 1.50 Z
0.84 0.10 BB 0.80 CC 1.50 DD
1.17 0.10 EE 3.50 0.80 GG
1.50 II
1.50 0.10 KK 0.80 LL 1.50 MM
Tahap berikutnya adalah pembuatan nanopartikel kitosan kosong, yaitu
nanopartikel kitosan yang belum terisi ketoprofen. Pembentukan nanopartikel
kitosan ini dilakukan dengan mencampurkan larutan kitosan 3% (b/v), TPP 0.84
mg/ml, serta asam oleat 0.10 mg/ml pada suhu kamar dengan pengadukan
magnetik. Nanopartikel kitosan dihasilkan dengan metode ultrasonikasi dan
sentrifugasi. Metode ultrasonikasi ini bertujuan memecah molekul-molekul yang
berukuran besar menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Campuran larutan
kitosan, TPP, dan asam oleat diberi gelombang ultrasonik dengan frekuensi 20
kHz. Hal ini menyebabkan molekul-molekul di dalam campuran akan terpecah
menjadi partikel-partikel yang berukuran lebih kecil. Selanjutnya campuran
disentrifugasi untuk mengendapkan partikel-partikel yang masih berukuran besar
yang tidak terpecah selama proses ultrasonikasi. Supernatan yang diperoleh
berupa suspensi nanopartikel kitosan kosong. Pengubahan bentuk suspensi
menjadi serbuk dilakukan dengan menggunakan pengering semprot. Banyaknya
nanopartikel kitosan kosong hasil dari pengeringan semprot adalah sebesar 2.5976
g untuk setiap 500 ml. Selanjutnya nanopartikel kitosan kosong tersebut di
analisis dengan SEM untuk mengidentifikasi bentuk serta ukuran nanopartikel
kitosan. Nanopartikel kitosan kosong hasil dari analisis SEM pada perbesaran
2000× dapat dilihat pada Gambar 4a. Nanopartikel kitosan kosong yang
dihasilkan memiliki ukuran partikel yang tidak seragam, dengan persentase
jumlah nanopartikel kitosan sebesar 52.78%. Dari hasil ini maka dapat dikatakan
bahwa metode ultrasonikasi dan sentrifugasi dapat digunakan untuk pembuatan
nanopartikel kitosan, walaupun nanopartikel yang dihasilkan belum memiliki
ukuran partikel yang seragam.
Berdasarkan hasil yang diperoleh di atas, maka pembuatan nanopartikel
kitosan terisi ketoprofen dilakukan dengan metode yang sama, hanya saja terdapat
penambahan ketoprofen ke dalam masing-masing formula. Campuran larutan
kitosan, TPP, ketoprofen, dan asam oleat diberi gelombang ultrasonik,
disentrifugasi, dan selanjutnya diubah ke dalam bentuk serbuk dengan pengering
semprot. Kombinasi yang digunakan sesuai dengan Tabel 3. Dari setiap formula
nanopartikel kitosan diperoleh bobot nanopartikel kitosan terisi ketoprofen rata-
rata sebesar 1.00–1.50 g untuk setiap 200 ml.
Nanopartikel kitosan terisi ketoprofen yang terbentuk dapat dibedakan
secara visual setelah dianalisis menggunakan SEM. Analisis SEM ini berfungsi
untuk mengidentifikasi morfologi permukaan, bentuk, serta ukuran nanopartikel
kitosan yang ditampilkan melalui sebuah gambar. Berdasarkan pencirian dengan
SEM pada perbesaran 2000× memperlihatkan bahwa nanopartikel kitosan terisi
ketoprofen yang dihasilkan memiliki ukuran partikel yang tidak seragam (Gambar
4b). Apabila dibandingkan dengan nanopartikel kitosan kosong (Gambar 4a)
maka terdapat beberapa perbedaan. Kisaran diameter nanopartikel kitosan tanpa
dan dengan penambahan ketoprofen (formula P) menunjukkan kisaran berturut-
turut antara 385 nm–8460 nm dan 556 nm–11110 nm. Ukuran nanopartikel
kitosan terisi ketoprofen lebih besar dibandingkan dengan nanopartikel tanpa
ketoprofen. Hal ini menunjukkan telah terisinya ruang kosong di dalam matriks
nanopartikel oleh ketoprofen. Nanopartikel kitosan kosong memiliki bentuk yang
keriput dan kempes (Gambar 4a), sedangkan nanopartikel kitosan terisi
ketoprofen memiliki bentuk bulat utuh (Gambar 4b). Ukuran partikel yang tidak
seragam dan pengisian ketoprofen ke dalam matriks nanopartikel juga tidak
seragam diduga karena ketoprofen tidak hanya masuk ke dalam matriks
nanopartikel kitosan, tetapi menempel di permukaan nanopartikel. Dari foto SEM
semua formula yang dihasilkan ditentukan persentase jumlah partikel kitosan yang
berukuran nano, yaitu kurang dari 1000 nm.
(a) (b)
Gambar 4 Hasil SEM nanopartikel kitosan (a) tanpa ketoprofen dan (b) terisi
ketoprofen (formula P)
Hasil Analisis Pengaruh Konsentrasi Kitosan, TPP, dan Oleat
Terhadap Jumlah Nanopartikel Kitosan
Karakterisasi nanopartikel kitosan dilakukan dengan menggunakan analisis
SEM. Secara umum, nanopartikel kitosan seluruh formula memiliki ukuran
partikel tidak seragam. Hal ini diduga karena dalam proses pembuatan
nanopartikel, metode sentrifugasi yang digunakan untuk mengendapkan partikel-
partikel berukuran besar hanya maksimum menggunakan kecepatan sampai 20000
rpm sehingga pengendapan partikel-partikel berukuran besar menjadi kurang
efektif. Akibatnya, nanopartikel yang dihasilkan masih merupakan campuran
partikel berukuran nano dengan partikel berukuran mikro. Hasil analisis SEM
menunjukkan bahwa kisaran nanopartikel seluruh formula yang dihasilkan adalah
380–900 nm. Hasil yang diperoleh ini dapat dikatakan nanopartikel karena sesuai
dengan pengertian nanopartikel yang dijelaskan oleh Mohanraj (2006), yaitu
partikel yang berukuran 10–1000 nm.
Foto SEM nanopartikel kitosan semua formula ditentukan persentase jumlah
nanopartikel kitosan dengan cara menghitung perbandingan jumlah partikel
berukuran nano terhadap seluruh partikel baik berukuran nano maupun mikro
dalam satu foto SEM tersebut. Jumlah nanopartikel kitosan setiap formula
disajikan dalam Tabel 4. Susunan formula yang menghasilkan nanopartikel lebih
besar dari 50% adalah formula P, K, GG, L, M, A, B, KK, U, dan H dengan
persentase jumlah nanopartikel berturut-turut sebesar 58.08; 55.12; 54.38; 54.23;
54.22; 52.41; 52.02; 51.64; 51.42; dan 50.77%. Dari 10 formula tersebut, formula
yang mempunyai jumlah nanopartikel terbanyak adalah formula P, yaitu 58.08%.
Komponen formula P tersusun oleh konsentrasi kitosan 3% (b/v), TPP 0.84
mg/ml, dan oleat 1.5 mg/ml. Salah satu penyebab berbedanya persentase jumlah
nanopartikel yang dihasilkan oleh setiap formula karena perbedaan komposisi
penyusun dari nanopartikel tersebut. Menurut Xu (2003), pembentukan
nanopartikel hanya terjadi pada konsentrasi tertentu kitosan dan TPP. Xu berhasil
membuat nanopartikel kitosan berukuran 20–200 nm dengan menggunakan
konsentrasi kitosan 1.5 mg/ml dan konsentrasi TPP 0.7 mg/ml. Selain itu, Wu et
al. (2005) juga berhasil membuat nanopartikel kitosan berukuran 20–80 nm
dengan menggunakan konsentrasi kitosan 1.44 mg/ml dan konsentrasi TPP 0.6
mg/ml. Apabila hasil ini dibandingkan dengan hasil yang diperoleh Xu dan Wu et
al. maka nanopartikel yang diperoleh Xu dan Wu et al. lebih kecil ukuran
partikelnya. Hal ini diduga karena analisis ukuran partikel yang dilakukan oleh Xu
dan Wu et al. menggunakan peralatan yang memiliki akurasi yang tinggi sehingga
ukuran partikel yang diperoleh mendekati ukuran sebenarnya.
Pengaruh perubahan jumlah kitosan, TPP, dan asam oleat terhadap ukuran
nanopartikel yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 5. Pada peningkatan
konsentrasi kitosan dari 2.5% hingga 3.0% (b/v), peningkatan jumlah TPP
menurunkan jumlah nanopartikel kitosan (Gambar 5a dan b). Hal ini dapat
disebabkan peran TPP sebagai zat pengikat silang akan memperkuat matriks
nanopartikel kitosan. Dengan semakin banyaknya ikatan silang yang terbentuk
antara kitosan dan TPP maka kekuatan mekanik matriks kitosan akan meningkat
sehingga partikel kitosan menjadi semakin kuat dan keras, serta semakin sulit
untuk terpecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Oleh karenanya, jumlah
nanopartikel kitosan yang dihasilkan akan semakin sedikit. Alasan lain pada
konsentrasi kitosan yang tinggi hingga mencapai 3.0% (b/v) dengan jumlah TPP
tetap, menyebabkan terjadinya penggumpalan (aglomerasi) molekul-molekul
kitosan sehingga proses pemecahan menjadi kurang efektif, akibatnya jumlah
nanopartikel yang dihasilkan semakin sedikit.
Tabel 4 Jumlah nanopartikel kitosan dari setiap formula nanopartikel Formula Nanopartikel
Kitosan (%)
Formula Nanopartikel Kitosan
(%)
Formula Nanopartikel Kitosan
(%) P 58.08 H 50.77 J 41.56 K 55.12 F 49.88 D 37.91
GG 54.38 LL 47.55 R 37.12 L 54.23 O 47.18 S 36.73 M 54.22 BB 46.74 C 36.48 A 52.41 MM 46.60 CC 35.44 B 52.02 Z 45.70 EE 34.68
KK 51.64 II 44.26 W 31.62 U 51.42 Y 44.18 DD 28.26
Gambar 5c menunjukkan kurva pengaruh konsentrasi TPP dan oleat
terhadap jumlah nanopartikel kitosan pada konsentrasi kitosan 3.5% (b/v). Seiring
dengan peningkatan jumlah TPP, peningkatan jumlah kitosan akan menyebabkan
peningkatan jumlah nanopartikel kitosan. Hal ini berbeda dengan yang terjadi
pada konsentrasi kitosan 2.5% dan 3.0% (b/v).
Pengaruh jumlah asam oleat pada jumlah nanopartikel kitosan dapat dilihat
pada Gambar 5. Pada konsentrasi kitosan 2.5% dan 3.5% (b/v), peningkatan
konsentrasi oleat akan menurunkan jumlah nanopartikel kitosan (Gambar 5a dan
c). Hal ini diduga karena semakin banyak oleat, yang berfungsi sebagai surfaktan,
akan menyebabkan terbentuknya misel-misel di dalam larutan sehingga
mengganggu proses pemecahan partikel. Akibatnya, jumlah partikel yang
terpecah semakin sedikit. Akan tetapi, fenomena ini tidak terjadi pada konsentrasi
kitosan 3.0% (b/v). Peningkatan jumlah oleat justru meningkatkan jumlah
nanopartikel kitosan. Hal ini karena penambahan oleat berfungsi untuk
menstabilkan emulsi partikel dalam larutan dengan cara mencegah timbulnya
penggumpalan (aglomerasi) antarpartikel. Dengan adanya oleat, partikel-partikel
kitosan di dalam larutan akan terselimuti dan terstabilkan satu dengan yang lain
sehingga proses pemecahan partikel akan semakin efektif. Partikel yang telah
terpecah akan kembali terstabilkan dalam emulsi larutannya, sehingga mencegah
terjadinya aglomerasi. Silva et al. (2006) melaporkan bahwa penambahan
surfaktan Tween 80 dan Span 80 ke dalam larutan kitosan dapat menurunkan
diameter partikel berturut-turut dari 198 µm menjadi 181,3 µm dan dari 132,6 µm
menjadi 24,9 µm.
(a) (b) (c)
Gambar 5 Kurva pengaruh konsentrasi TPP dan oleat terhadap jumlah
nanopartikel kitosan pada konsentrasi kitosan (a) 2.5% (b/v), (b)
3.0% (b/v), dan (c) 3.5% (b/v)
Hasil Analisis Pengaruh Konsentrasi Kitosan, TPP, dan Oleat
Terhadap Efisiensi Enkapsulasi Ketoprofen
Efisiensi enkapsulasi ketoprofen dilakukan dengan mengukur jumlah
ketoprofen tersalut ke dalam nanopartikel kitosan. Banyaknya ketoprofen tersalut
dapat dilihat dari nilai absorbans yang terukur dengan spektrofotometer UV pada
panjang gelombang maksimum dengan bantuan kurva standar. Oleh karenanya,
tahap awal sebelum menentukan nilai efisiensi penyalutan ketoprofen adalah
menentukan panjang gelombang maksimum dan membuat kurva standar.
Penentuan panjang gelombang maksimum larutan ketoprofen dilakukan
pada konsentrasi ketoprofen 10 ppm dalam bufer fosfat pH 7.2. Nilai pH 7.2
dipilih karena mendekati kondisi pH usus dalam tubuh manusia. Kurva hasil
penentuan panjang gelombang maksimum larutan ketoprofen dapat dilihat pada
Gambar 6. Nilai absorbans larutan ketoprofen mengalami peningkatan hingga
panjang gelombang 259.5 nm, kemudian nilainya menurun di atas panjang
gelombang 259.5 nm. Dengan demikian panjang gelombang dengan serapan
maksimum untuk senyawa ketoprofen adalah 259.5 nm. Pada panjang gelombang
ini nilai serapan terhadap senyawa ketoprofen mencapai maksimum.
1.41
1.42
1.43
1.44
1.45
1.46
1.47
1.48
1.49
1.5
1.51
254 256 258 260 262 264 266
Panjang Gelombang (nm)
Ab
sorb
ans
Gambar 6 Kurva penentuan panjang gelombang maksimum larutan ketoprofen 10
ppm dalam bufer fosfat pH 7.2
Kurva standar larutan ketoprofen diukur pada panjang gelombang 259.5 nm.
Kurva standar untuk larutan ketoprofen memiliki linearitas yang tinggi yang
ditunjukkan dengan nilai r2 (Gambar 7). Dari kurva pada Gambar 7 diperoleh
persamaan garis y = 0.0748x + 0.0113 dengan r2 = 99.18%. Persamaan kurva
standar ini digunakan untuk menentukan jumlah ketoprofen yang tersalut di dalam
nanopartikel kitosan.
y = 0.0748x + 0.0113
R2 = 0.9918
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 2 4 6 8 10 12
Konsentrasi (ppm)
Ab
sorb
ans
Gambar 7 Hubungan antara absorbans dan konsentrasi larutan ketoprofen
λ maksimum
Tahap selanjutnya setelah memperoleh panjang gelombang maksimum dan
kurva standar adalah penentuan nilai efisiensi penyalutan ketoprofen. Efisiensi
menggambarkan banyaknya ketoprofen yang tersalut di dalam nanopartikel
kitosan. Penentuan efisiensi penyalutan ketoprofen dalam nanopartikel kitosan
dilakukan dengan mengekstraksi nanopartikel kitosan terisi ketoprofen dalam
larutan bufer fosfat pH 7.2 selama 24 jam, kemudian mengukur absorbansnya
dengan spektrofotometer UV pada panjang gelombang 259.5 nm. Dengan
menggunakan kurva standar maka dapat diketahui jumlah ketoprofen yang tersalut
di dalam nanopartikel kitosan. Mengetahui nilai efisiensi ini sangatlah penting
dalam bidang farmasi terutama untuk sistem penghantaran obat ke dalam tubuh
karena dengan adanya nilai efisiensi maka dapat dilihat kemampuan nanopartikel
kitosan dalam membawa ketoprofen ke dalam tubuh.
Pembuatan nanopartikel kitosan dengan variasi konsentrasi kitosan, TPP,
dan oleat menghasilkan efisiensi yang berbeda-beda (Tabel 5). Perbedaan nilai
efisiensi nanopartikel kitosan tersebut diduga diakibatkan oleh ukuran
nanopartikel kitosan yang tidak seragam sehingga ketoprofen yang tersalut ke
dalam masing-masing partikel tidak sama. Tabel 5 menunjukkan bahwa nilai
efisiensi penyalutan ketoprofen dalam nanopartikel kitosan bervariasi antara
38.95% hingga 79.79%. Dari seluruh formula nanopartikel kitosan yang diuji,
formula A dengan komposisi kitosan 2.5% (b/v), TPP 0.84 mg/ml, dan oleat 0.1
mg/ml memiliki efisiensi penyalutan ketoprofen yang tinggi, yaitu 79.79%.
Meskipun demikian faktor efisiensi bukan satu-satunya aspek yang ditinjau untuk
menentukan kelayakan nanopartikel kitosan sebagai sistem penghantar obat ke
dalam tubuh. Semakin tinggi nilai efisiensi diharapkan akan semakin baik
formulanya karena jumlah ketoprofen yang tersalut di dalam nanopartikel kitosan
semakin banyak.
Tingginya nilai efisiensi nanopartikel kitosan kemungkinan disebabkan oleh
ikut terekstraknya seluruh ketoprofen yang tersalut dalam nanopartikel kitosan,
baik yang berada di permukaan maupun di dalam rongga matriks nanopartikel.
Sebagaimana diketahui, bahwa ketoprofen dapat tersalut ke dalam nanopartikel
kitosan melalui 2 cara, yaitu terjerap di permukaan dan masuk (terjebak) ke dalam
rongga nanopartikel kitosan (Gambar 8). Apabila ketoprofen terjerap di
permukaan nanopartikel maka ketoprofen akan lebih mudah untuk terekstrak
keluar, sedangkan ketoprofen yang terjebak di dalam rongga nanopartikel akan
memerlukan waktu yang lebih lama untuk terekstrak keluar. Komposisi
nanopartikel kitosan yang sesuai akan menyebabkan mudahnya ketoprofen dalam
rongga matriks nanopartikel untuk terekstrak keluar. Hal inilah yang
menyebabkan nilai efisiensi penyalutan ketoprofen untuk beberapa formula lebih
tinggi daripada formula yang lain. Nilai efisiensi setiap formula nanopartikel
kitosan disajikan dalam Tabel 5. Susunan formula yang menghasilkan nilai
efisiensi penyalutan ketoprofen lebih besar dari 50% adalah formula A, B, W, M,
II, P, L, H, J, EE, GG, F, D, C, S, U, dan KK dengan persentase nilai efisiensi
berturut-turut sebesar 79.79; 77.87; 73.94; 73.80; 72.72; 72.48; 67.47; 64.63;
63.74; 62.18; 60.51; 59.66; 54.38; 53.02; 53.02; 52.25; dan 51.35%. Dari 17
formula, formula yang mempunyai nilai efisiensi terbesar adalah formula A, yaitu
79.79%. Komponen formula A tersusun oleh konsentrasi kitosan 2.5% (b/v), TPP
0.84 mg/ml, dan oleat 0.1 mg/ml.
Tabel 5 Nilai efisiensi dari setiap formula nanopartikel kitosan Formula Efisiensi
(%) Formula Efisiensi
(%) Formula Efisiensi
(%) A 79.79 EE 62.18 R 49.48 B 77.87 GG 60.51 BB 46.97 W 73.94 F 59.66 O 45.99 M 73.80 D 54.38 DD 45.91 II 72.72 C 53.02 Z 44.63 P 72.48 S 53.02 CC 42.81 L 67.47 U 52.25 LL 41.84 H 64.63 KK 51.35 K 40.17 J 63.74 Y 49.92 MM 38.95
Gambar 8 Penyalutan obat di dalam nanopartikel kitosan (Tiyaboonchai 2003)
Nanosphere
Nanokapsul
Obat terjerap
Obat terjebak
Nilai efisiensi berkaitan dengan jumlah nanopartikel kitosan yang terbentuk.
Semakin besar jumlah nanopartikel kitosan, maka diharapkan jumlah ketoprofen
yang tersalut semakin banyak karena luas permukaan partikel meningkat sehingga
nilai efisiensinya semakin besar. Akan tetapi, dari hasil percobaan belum teramati
hubungan antara ukuran partikel dan nilai efisiensi. Formula A yang memiliki
nilai efisiensi paling tinggi (79.79%), bukan merupakan formula yang memiliki
jumlah nanopartikel terbanyak. Begitu juga sebaliknya, formula P memiliki
jumlah nanopartikel terbesar, yaitu 58.08% (Tabel 4), tetapi nilai efisiensi
penyalutan ketoprofennya hanya 72.48% (Tabel 5).
Gambar 9 menunjukkan kurva pengaruh konsentrasi TPP dan oleat terhadap
nilai efisiensi enkapsulasi pada konsentrasi kitosan 2.5; 3.0; dan 3.5% (b/v). Dari
Gambar 9, dapat dilihat bahwa semakin tinggi konsentrasi TPP ternyata jumlah
ketoprofen tersalut pada konsentrasi kitosan 2.5% (b/v) menurun (Gambar 9a),
sedangkan jumlahnya berfluktuasi pada konsentrasi kitosan 3.0 dan 3.5% (b/v)
(Gambar 9b dan c). Penurunan jumlah ketoprofen disebabkan oleh adanya peran
TPP sebagai zat pengikat silang yang memperkuat matriks nanopartikel. Ketika
konsentrasi TPP semakin besar, matriks nanopartikel menjadi semakin rapat
sehingga ketoprofen yang terperangkap dalam matriks tersebut akan sulit terlepas
kembali. Nilai fluktuasi enkapsulasi diduga diakibatkan pada proses enkapsulasi,
ketoprofen dapat berada di dalam rongga matriks atau di permukaan nanopartikel
kitosan. Peningkatan jumlah TPP hingga 1.20 mg/ml pada konsentrasi kitosan
3.0% (b/v) cenderung menurunkan nilai efisiensi nanopartikel kitosan, sedangkan
penambahan TPP lebih dari 1.20 mg/ml justru meningkatkan efisiensinya
(Gambar 9b). Demikian pula pada konsentrasi kitosan 3.5% (b/v), peningkatan
jumlah TPP hingga 1.25 mg/ml cenderung meningkatkan nilai efisiensi
nanopartikel kitosan, sedangkan penambahan TPP lebih dari 1.25 mg/ml justru
menurunkan efisiensinya (Gambar 9c). Hal ini dapat dijelaskan bahwa pada
jumlah TPP rendah, matriks nanopartikel yang terbentuk masih memungkinkan
ketoprofen mudah untuk terperangkap dan dilepaskan kembali pada saat ekstraksi.
Dengan semakin banyaknya jumlah TPP, matriks nanopartikel menjadi semakin
rapat sehingga ketoprofen yang terperangkap dalam matriks tersebut akan sulit
terlepas kembali. Oleh karenanya, nilai efisiensi enkapsulasi menjadi berfluktuasi.
Penurunan jumlah ketoprofen tersalut nanopartikel kitosan juga terjadi pada
konsentrasi oleat yang semakin tinggi. Gambar 9a menunjukkan bahwa pada
konsentrasi kitosan 2.5% (b/v), semakin banyak asam oleat akan menurunkan
nilai efisiensi penyalutan ketoprofen. Hal ini disebabkan karena oleat berperan
menstabilkan emulsi partikel dalam larutan dengan cara mencegah terjadinya
aglomerasi sehingga jumlah ketoprofen tersalut semakin banyak dan proses
penyalutan ketoprofen ke dalam nanopartikel akan semakin efektif. Akan tetapi,
ketoprofen yang terperangkap akan terikat kuat di dalamnya dan semakin sulit
terekstrak seiring dengan peningkatan konsentrasi TPP dalam larutan yang
berperan sebagai pengikat silang. Hal inilah yang menyebabkan nilai efisiensi
ketoprofen menjadi turun. Silva et al. (2006) melaporkan bahwa penambahan
surfaktan Span 80 dapat menurunkan efisiensi enkapsulasi kitosan dari 91.2%
menjadi 90.9%.
Berbeda dengan konsentrasi kitosan 2.5% (b/v), pada konsentrasi kitosan
3.0% (b/v), peningkatan jumlah oleat hingga 0.8 mg/ml cenderung menurunkan
nilai efisiensi penyalutan ketoprofen, sedangkan penambahan oleat lebih dari 0.8
mg/ml justru meningkatkan nilai efisiensinya (Gambar 9b). Terjadinya
peningkatan nilai efisiensi ini diduga diakibatkan ikut terekstraknya ketoprofen di
dalam rongga matriks nanopartikel. Semakin banyak oleat di dalam larutan, akan
meningkatkan kestabilan nanopartikel sehingga memperkecil ukuran diameter
rongga matriks nanopartikel. Akibatnya, ketoprofen yang berada di dalam rongga
nanopartikel dapat lebih mudah keluar. Oleh karenanya, nilai efisiensi menjadi
semakin besar. Faktor lain adalah semakin banyaknya oleat maka emulsi partikel
dalam larutan akan terstabilkan, sehingga ketoprofen semakin banyak tersalut dan
penyalutan ketoprofen ke dalam nanopartikel semakin efektif. Hal yang sama juga
teramati pada konsentrasi kitosan 3.5% (b/v) (Gambar 9c).
Secara umum, terdapat pengaruh antara perubahan konsentrasi kitosan, TPP,
dan oleat dengan jumlah ketoprofen tersalut. Xu (2003) melaporkan bahwa
peningkatan konsentrasi kitosan dari 1.0 mg/ml menjadi 3.0 mg/ml menurunkan
efisiensi penyalutan BSA dari 29% menjadi 18.5%.
(a) (b) (c)
Gambar 9 Kurva pengaruh konsentrasi TPP dan oleat terhadap nilai efisiensi
enkapsulasi pada konsentrasi kitosan (a) 2.5% (b/v), (b) 3.0% (b/v),
dan (c) 3.5% (b/v)
Hasil Analisis Pemilihan Formula Berdasarkan Nilai Efisiensi
dan Jumlah Nanopartikel Kitosan
Penentuan formula nanopartikel kitosan terbaik dilakukan melalui
pembobotan dengan memperhatikan faktor nilai efisiensi dan jumlah nanopartikel
kitosan. Pembobotan ini dilakukan karena berdasarkan hasil percobaan diperoleh
bahwa di antara kedua faktor tidak memiliki hubungan yang erat. Formula yang
memiliki jumlah nanopartikel terbanyak tidak memiliki nilai efisiensi yang tinggi,
begitu juga sebaliknya formula yang memiliki nilai efisiensi tertinggi bukanlah
formula dengan jumlah nanopartikel terbanyak. Oleh karenanya, dari hasil
pembobotan ini dapat ditentukan formula nanopartikel kitosan terbaik.
Pembobotan dilakukan berdasarkan metode seleksi dengan asumsi bahwa
setiap kriteria (efisiensi dan jumlah nanopartikel) memiliki tingkat kepentingan
yang sama dalam penentuan formula terbaik. Metode seleksi merupakan metode
yang menggunakan suatu kriteria seleksi dengan berdasarkan pada sebaran normal
baku. Sebaran normal baku merupakan sebaran normal dengan parameter µ = 0
dan σ = 1. Pada keadaan ini, peubah acak, dalam hal ini semua kriteria, dikonversi
ke nilai normal baku. Nilai inilah yang kemudian diboboti dengan persentase dari
komposisi penilaian masing-masing kriteria. Indeks seleksi merupakan jumlah
dari perkalian antara nilai normal baku dengan persentase dari komposisi
penilaian masing-masing kriteria.
Metode seleksi memilliki beberapa kelemahan, yaitu akan terjadi perbedaan
standar dari setiap kriteria yang berbeda, jika tidak ada standar yang jelas tentang
pembobotan kriteria. Selain itu terdapat kesulitan pada penentuan nilai batas untuk
menentukan formula mana saja yang memiliki nilai di atas nilai batas. Alur
metode seleksi yang dilakukan adalah sebagai berikut (1) data efisiensi dan
jumlah nanopartikel ditentukan nilai rata-rata (R) dan standar deviasinya (SD); (2)
dengan menggunakan nilai rata-rata dan standar deviasi masing-masing data
efisiensi dan jumlah nanopartikel dikonversi menjadi nilai normal baku; (3) nilai
normal baku masing-masing kriteria kemudian dikalikan dengan persentase dari
komposisi penilaian masing-masing kriteria, dalam kasus ini, karena sama penting
maka dikalikan dengan 0.5. Pembobotan untuk setiap formula ditampilkan pada
Tabel 6. Formula dengan total nilai bobot dari dua kriteria yang paling tinggi,
dipilih sebagai formula terbaik. Nilai R dan SD baik efisiensi maupun jumlah
nanopartikel berturut-turut adalah 57.02 dan 12.42; 45.41 dan 8.12, sedangkan
nilai normal baku setiap kriteria dihitung dengan persamaan:
Normal baku efisiensi = (Nilai efisiensi – Refisiensi) / SDefisiensi
Normal baku jumlah nanopartikel = (Nilai jumlah nano – Rjumlah nano) / SDjumlah nano
Dari Tabel 6 diperoleh 3 formula nanopartikel kitosan terbaik berturut-turut
adalah formula P, A, dan B.
Tabel 6 Pembobotan berdasarkan nilai efisiensi dan jumlah nanopartikel kitosan
Formula Efisiensi
(%)
Jumlah nano (%)
Normal baku
efisiensi
Normal baku
nanopartikel
Pembobotan (0.5) Total bobot
formula terbaik efisiensi nanopartikel
P 72.48 58.08 1.25 1.56 0.62 0.78 1.40 1
A 79.79 52.41 1.83 0.86 0.92 0.43 1.35 2
B 77.87 52.02 1.68 0.81 0.84 0.41 1.25 3
M 73.80 54.22 1.35 1.08 0.68 0.54 1.22 4
L 67.47 54.23 0.84 1.09 0.42 0.54 0.96 5
GG 60.51 54.38 0.28 1.10 0.14 0.55 0.69 6
H 64.63 50.77 0.61 0.66 0.31 0.33 0.64 7
II 72.72 44.26 1.26 -0.14 0.63 -0.07 0.56 8
F 59.66 49.88 0.21 0.55 0.11 0.27 0.38 9
U 52.25 51.42 -0.38 0.74 -0.19 0.37 0.18 10
KK 51.35 51.64 -0.46 0.77 -0.23 0.38 0.16 11
J 63.74 41.56 0.54 -0.47 0.27 -0.24 0.03 12
K 40.17 55.12 -1.36 1.20 -0.68 0.60 -0.08 13
W 73.94 31.62 1.36 -1.70 0.68 -0.85 -0.17 14
BB 46.97 46.74 -0.81 0.16 -0.40 0.08 -0.32 15
O 45.99 47.18 -0.89 0.22 -0.44 0.11 -0.34 16
Y 49.92 44.18 -0.57 -0.15 -0.29 -0.08 -0.36 17
EE 62.18 34.68 0.42 -1.32 0.21 -0.66 -0.45 18
LL 41.84 47.55 -1.22 0.26 -0.61 0.13 -0.48 19
Z 44.63 45.70 -1.00 0.04 -0.50 0.02 -0.48 20
D 54.38 37.91 -0.21 -0.92 -0.11 -0.46 -0.57 21
MM 38.95 46.60 -1.46 0.15 -0.73 0.07 -0.65 22
S 53.02 36.73 -0.32 -1.07 -0.16 -0.53 -0.70 23
C 53.02 36.48 -0.32 -1.10 -0.16 -0.55 -0.71 24
R 49.48 37.12 -0.61 -1.02 -0.30 -0.51 -0.81 25
CC 42.81 35.44 -1.14 -1.23 -0.57 -0.61 -1.19 26
DD 45.91 28.26 -0.89 -2.11 -0.45 -1.06 -1.50 27
Hasil Analisis Karakterisasi Gugus Fungsi Nanopartikel Kitosan
Analisis FTIR dimaksudkan untuk melihat perubahan gugus fungsi dari
kitosan dan nanopartikel kitosan terisi ketoprofen. Pada Gambar 10, dapat dilihat
adanya perubahan intensitas transmitans di beberapa daerah spektrum. Perubahan
transmitans ini menunjukkan adanya interaksi antara kitosan, TPP, oleat, dan
ketoprofen yang digunakan. Spektrum FTIR kitosan memiliki puncak-puncak
spesifik pada bilangan gelombang 3400 cm-1 (–OH), 1027 cm-1 (C–O–C), dan
1651 cm-1 (N–H tekuk pada amina primer), sedangkan untuk senyawa ketoprofen
memiliki puncak-puncak spesifik pada bilangan gelombang 2978 cm-1 (–OH
karboksilat), 1700 cm-1 (C=O), 1600 cm-1 (konjugasi C=O dengan 2 cincin
aromatik), 1200 cm-1 (C–O), 2000 cm-1 (pita karakteristik benzena), 1600 cm-1
dan 1480 cm-1 (C=C aromatik).
Spektrum FTIR nanopartikel kitosan terisi ketoprofen memiliki perbedaan
dengan spektrum kitosan, antara lain munculnya puncak serapan baru pada
bilangan gelombang 1410 cm-1 dan 1637 cm-1 yang berasal dari ketoprofen.
Bilangan gelombang 1410 cm-1 menunjukkan pita serapan garam karboksilat yang
menunjukkan adanya interaksi elektrostatik antara gugus karboksilat dari
ketoprofen dengan gugus amino kitosan, sedangkan bilangan gelombang 1637 cm-
1 menunjukkan gugus C=C ketoprofen yang berasal dari 2 buah cincin aromatik.
Pita serapan baru juga muncul di bilangan gelombang 1153 cm-1 yang
menunjukkan pita serapan gugus P=O dari senyawa TPP. Perbedaan gugus fungsi
spektrum FTIR kitosan, ketoprofen, dan nanopartikel kitosan dirangkum dalam
Tabel 7.
Tabel 7 Perbandingan spektrum FTIR kitosan, ketoprofen, dan nanopartikel kitosan terisi ketoprofen
Kitosan Ketoprofen Nanopartikel kitosan terisi ketoprofen
Referensi Wu et al. (2005)
3400 cm-1 (–OH) 2978 cm-1 (–OH
karboksilat) 1153 cm-1 (P=O) 3424 cm-1 (–OH)
1027 cm-1 (C–O–C)
1700 cm-1 (C=O) 1410 cm-1 (garam
karboksilat) 1092 cm-1 (C–O–C)
1651 cm-1 (N–H tekuk pada amina
primer)
1600 cm-1 (konjugasi C=O dengan 2 cincin
aromatik)
1637 cm-1 (C=C) 1610 cm-1 (N–H tekuk pada amina
primer)
1200 cm-1 (C–O) 1453 cm-1 (garam
karboksilat)
2000 cm-1 (pita
karakteristik benzena)
1600 cm-1 dan
1480 cm-1 (C=C aromatik)
4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.0
-2.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32.1
cm-1
%T
ketoprofen
27
kitosan
Gambar 10 Spektrum FTIR dari kitosan, ketoprofen, dan nanopartikel kitosan
terisi ketoprofen
P
C=O
Garam karboksilat
P=O
SIMPULAN
Metode ultrasonikasi dan sentrifugasi telah berhasil digunakan untuk
membuat nanopartikel kitosan terisi ketoprofen dengan efisiensi penyalutan di
atas 50%. Semakin tinggi konsentrasi kitosan cenderung menurunkan jumlah
ketoprofen tersalut. Dari setiap formula nanopartikel kitosan diperoleh bobot
nanopartikel kitosan terisi ketoprofen rata-rata sebesar 1.00–1.50 g untuk setiap
200 ml. Pencirian dengan SEM pada perbesaran 2000× memperlihatkan bahwa
nanopartikel kitosan terisi ketoprofen yang dihasilkan memiliki ukuran partikel
tidak seragam. Kisaran diameter nanopartikel kitosan tanpa dan dengan
penambahan ketoprofen (formula P) menunjukkan kisaran berturut-turut antara
385 nm–8460 nm dan 556 nm–11110 nm. Hubungan antara ukuran partikel dan
nilai efisiensi tidak teramati. Formula nanopartikel kitosan terbaik berturut-turut
adalah formula P, A, dan B. Spektrum FTIR nanopartikel kitosan terisi ketoprofen
memiliki perbedaan dengan spektrum kitosan, antara lain munculnya puncak
serapan baru pada bilangan gelombang 1410 cm-1 dan 1637 cm-1 yang berasal
dari ketoprofen. Pita serapan baru juga muncul di bilangan gelombang 1153 cm-1
yang menunjukkan pita serapan gugus P=O dari senyawa TPP.
SARAN
Pembuatan nanopartikel kitosan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara
lain komposisi material dan metode yang digunakan. Penelitian ini menggunakan
metode ultrasonikasi dan sentrifugasi. Perbaikan metode yang meliputi teknik
sentrifugasi, yaitu menggunakan kecepatan sentrifugasi yang lebih tinggi dari
20000 rpm dalam pembuatan nanopartikel kitosan sangat diperlukan agar
diperoleh ukuran nanopartikel kitosan yang lebih seragam. Selain itu, pada
penentuan efisiensi penyalutan ketoprofen perlu dilakukan pencucian nanopartikel
kitosan terlebih dahulu agar ketoprofen yang tidak tersalut di dalam nanopartikel
dapat diketahui dan dihilangkan. Analisis dengan TEM untuk melihat ukuran
nanopartikel kitosan yang terbentuk juga sangat diperlukan.
DAFTAR PUSTAKA
Aisyah IN. 2005. Pembengkakan hidrogel kitosan-polivinil alkohol [skripsi].
Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Amelia Fitri. 2007. Perilaku disolusi ketoprofen tersalut gel kitosan-gom guar
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Berger J et al. 2004. Structure and interactions in covalently and ionically
crosslinked chitosan hydrogels for biomedical applications. Eur J of
Pharmaceutics and Biopharmaceutics 57: 19-34.
Borges Olga et al. 2006. Uptake studies in rat Peyer’s patches, cytotoxicity and
release studies of alginate coated chitosan nanoparticles for mucosal
vaccination. Journal of Controlled Release 114: 348-358.
Dhanikula AB, Panchagnula R. 2004. Development and characterization of
biodegradable chitosan films for local delivery of paclitaxel. www.aapsj.org
[2 Januari 2005].
Diebold Yolanda et al. 2007. Ocular drug delivery by liposome-chitosan
nanoparticle complexes (LCS-NP). Biomaterials 28: 1553-1564.
Fardiaz D. 1989. Hidrokoloid. Bogor: Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi,
Institut Pertanian Bogor.
Guibal E, Milot C, Roussy J. 1997. Chitosan gel beads for metal ion recovery.
European Chitin Society. France.
Haskell R. 2005. Nanotechnology for drug delivery. Exploratory Formulations
Pfizer, Inc. http://www.banyu-
zaidan.or.jp/symp/about/symposium_2005/soyaku/haskell.pdf
Isdarulyanti D. 2008. Stabilitas obat anti-peradangan Indometasin Farnesil tersalut
oleh gel kitosan-gom guar [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Jamaludin MA. 1994. Isolasi dan pencirian kitosan limbah udang windu (Penaeus
monodon fabricus) dan afinitasnya terhadap ion logam Pb2+, Cr6+, dan Ni2+
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Jang Mi-Kyeong et al. 2002. The investigation on characterization of chitosan
nanoparticle modified with hydrophobic moiety. Applied Chemistry, Vol. 6,
No. 1, 19-22.
Kencana AL. 2009. Perlakuan sonikasi terhadap kitosan: viskositas dan bobot
molekul kitosan [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Khan TA, Peh KK, Ch’ng HS. 2002. Reporting degree of deacetylation values of
chitosan: the influence of analytical methods. J Pharm Pharmaceut Sci
5:205-212.
Kim Dong-Gon et al. 2006. Preparation and characterization of retinol-
encapsulated chitosan nanoparticle. Applied Chemistry, Vol 10, No. 1, 65-
68.
Mohanraj VJ and Y Chen. 2006. Nanoparticles – A Review. Tropical Journal of
Pharmaceutical Research 5 (1): 561-573.
Mubarok M. 2007. Perilaku disolusi obat anti-peradangan indometasin farnesil
tersalut gel kitosan-gom guar [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Nata F, Sugita P, Sjahriza A, Arifin B. 2007. Diffusion behavior of ketoprofen
through chitosan-guar gum gel membranes. Prosiding Seminar International
Conference and Workshop on Basic Science and Applied Science.
Qi Li-Feng et al. 2005. In vitro effects of chitosan nanoparticles on proliferation
of human gastric carcinoma cell line MGC803 cells. World J Gastroenterol
11(33): 5136-5141.
Rosa S et al. 2008. Cross-linked quaternary chitosan as an adsorbent for the
removal of the reactive dye from aqueous solutions. Journal of Hazardous
Materials 155: 253-260.
Sarmento et al. 2007. Alginate/chitosan nanoparticles are effective for oral insulin
delivery. Pharmaceutical research 24(12): 2198-2206.
Setyowati E. 2008. Stabilitas obat anti-peradangan ketoprofen tersalut oleh gel
kitosan-gom guar [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Shu X Z and Zhu K J. 2002. Controlled Drug Release Properties of Ionically
Cross-linked Chitosan beads: The influence of anion structure. International
Journal of Pharmaceutics 233: 217 – 225.
Silva Catarina M et al. 2006. Microencapsulation of Hemoglobin in Chitosan-
coated Alginate Microspheres Prepared by Emulsification/Internal Gelation.
The AAPS Journal 7 (4) Article 88.
Stevens MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I, penerjemah. Jakarta: PT Pradnya
Paramita. Terjemahan dari: Polymer Chemistry: An Introduction.
Sugita. 1992. Isolasi kitin dan komposisi senyawa kimia limbah udang windu
(Panaeus monodon) [tesis]. Bandung: Program Pascasarjana, Institut
Teknologi Bandung.
Sugita P, Sjahriza A, Lestari SI. 2006a. Sintesis dan optimalisasi gel kitosan-gom
guar. J Natur 9:32-36
Sugita P, Sjahriza A, Wahyono D. 2006b. Sintesis dan optimalisasi gel kitosan-
alginat. J Sains dan Teknologi 8:133-137.
Sugita P, Sjahriza A, Rachmanita. 2007a. Sintesis dan optimalisasi gel kitosan-
karboksimetilselulosa. Prosiding Seminar Nasional Himpunan Kimia
Indonesia 437-443.
Sutriyo, Joshita D, Indah R. 2005. Perbandingan pelepasan propanonol
hidroklorida dari matriks kitosan, etil selulosa, dan hidroksipropil metil
selulosa. Majalah Ilmu Kefarmasian 2: 145-153.
Tarbojevich M, Cosani A. 1996. Molecular weight determination of chitin and
chitosan. Di dalam Muzarelli RAA & Peter MG (Editor) 1997. Chitin
Handbook. Grotammare: European Chitin Society 85-108.
Tarirai C. 2005. Cross-linked chitosan matrix systems for sustained drug release
[dissertation]. Faculty of Health Sciences: Tshwane University of
Technology.
Thatte MR. 2004. Synthesis and antibacterial assessment of water-soluble
hydrophobic chitosan derivatives bearing quaternary ammonium
functionality [disertasi]. India: The Louisiana State University.
Tiyaboonchai W, Ritthidej GC. 2003. Development of indomethacin sustained
release microcapsule using chitosan-carboxymethyl cellulose complex
coacervation. Songklanakarin J Sci Technol 25:245-254.
Tiyaboonchai Waree. 2003. Chitosan nanoparticles: a promising system for drug
delivery. Naresuan University Journal 11(3): 51-66.
Wahid Abdul et al. 2001. Pengaruh iradiasi ultrasonik pada preparasi katalis
CuO/ZnO/Al2O3 untuk reaksi hidrogenasi CO2 menjadi metanol. Jurnal
Teknologi Edisi No. 4 Tahun XV: 419-425 .
Wang T, Turhan M, Gunasekaram S. 2004. Selected properties of pH-sensitive,
biodegradable chitosan-poly(vinyl alcohol) hydrogel. Society of Chemical
Industry. Polym Int 53: 911-918.
Winarno FG. 1997. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia.
Wu Yan et al. 2005. Chitosan nanoparticles as a novel delivery system for
ammonium glycyrrhizinate. International Journal of Pharmaceutics 295:
235-245.
Xu Yongmei and Du Yumin. 2003. Effect of molecular structure of chitosan on
protein delivery properties of chitosan nanoparticles. International Journal
of Pharmaceutics 250: 215-226.
Yamada T, Onishi H, Machida Y. 2001. In vitro and in vivo evaluation of
sustained release chitosan-coated ketoprofen microparticles. Yakugaku
Zasshi 121:239-245.