OPTIMASI EMULGEL ZINC OXIDE NANOPARTIKEL

DENGAN CARBOPOL 940 SEBAGAI GELLING AGENT

DAN PROPILEN GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN DAN

UJI AKTIVITAS TABIR SURYA SECARA IN VITRO

SKRIPSI

Oleh:

VALENTINA HELDA ANDRIANY

K100140116

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2018

i

OPTIMASI EMULGEL ZINC OXIDE NANOPARTIKEL

DENGAN CARBOPOL 940 SEBAGAI GELLING AGENT

DAN PROPILEN GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN DAN

UJI AKTIVITAS TABIR SURYA SECARA IN VITRO

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai

Derajat Sarjana Farmasi (S. Farm) pada Fakultas Farmasi

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Di Surakarta

Oleh:

VALENTINA HELDA ANDRIANY

K100140116

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2018

ii

PENGESAHAN SKRIPSI

Berjudul:

OPTIMASI EMULGEL ZINC OXIDE NANOPARTIKEL

DENGAN CARBOPOL 940 SEBAGAI GELLING AGENT

DAN PROPILEN GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN DAN

UJI AKTIVITAS TABIR SURYA SECARA IN VITRO

Oleh:

VALENTINA HELDA ANDRIANY

K100140116

Dipertahankan di hadapan Panitia Penguji Skripsi

Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pada tanggal: 26 Februari 2018

Mengetahui,

Fakultas Farmasi

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Dekan,

Azis Saifudin, Ph.D., Apt.

Pembimbing Utama

Erindyah Retno Wikantyasning, Ph.D., Apt

Penguji:

1. Gunawan Setiyadi, M.Sc., Apt. 1...................

2. Ika Trisharyanti DK., M.Farm., Apt. 2.....................

3. Erindyah Retno W., Ph.D., Apt. 3.....................

iii

DEKLARASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Saya bersedia dan sanggup menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku

apabila terbukti melakukan tindakan pemalsuan data dan plagiasi.

Surakarta, 23 Januari 2018

Peneliti

(Valentina Helda Andriany)

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan

rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang

berjudul OPTIMASI EMULGEL ZINC OXIDE NANOPARTIKEL

DENGAN CARBOPOL 940 SEBAGAI GELLING AGENT DAN PROPILEN

GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN DAN UJI AKTIVITAS TABIR SURYA

SECARA IN VITRO. Skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

mencapai derajat Sarjana Farmasi (S. Farm) pada Fakultas Farmasi Universitas

Muhammadiyah Surakarta di Surakarta.

Penulis mendapatkan bimbingan, dukungan, dan bantuan dari berbagai

pihak dalam menyelesaikan skripsi ini, sehingga dalam kesempatan ini penulis

mengucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak Azis Saifudin, Ph.D., Apt. selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Ibu Erindyah Retno Wikantyasning, Ph.D., Apt. selaku pembimbing skripsi.

3. Bapak Gunawan Setiyadi, M.Sc., Apt. selaku penguji pertama.

4. Ibu Ika Trisharyanti DK., M.Farm., Apt. selaku penguji kedua.

5. Bapak Dr. Muhtadi, M.Si. selaku pembimbing akademik.

6. Bapak/ibu dosen dan staf Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi.

7. Bapak/ibu laboran Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta

yang telah memberikan bantuan selama penelitian.

8. Bapak, Ibu, dan adikku yang selalu memberi dukungan, motivasi, dan doa.

9. Teman-teman atas bantuan dan dukungan yang telah diberikan.

10. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam penelitian dan penulisan

skripsi ini.

Semoga semua bantuan yang telah diberikan mendapat ridho dari Allah

SWT. Penulis sadar bahwa skipsi ini jauh dari sempurna, sehingga sangat

diharapkan kritik dan saran yang membangun. Penulis berharap penelitian ini

v

bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan pada umumnya dan ilmu

kefarmasian pada khususnya.

Surakarta, 23 Januari 2018

Penulis,

Valentina Helda Andriany

vi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

DEKLARASI .................................................................................................. iii

KATA PENGANTAR .................................................................................... iv

DAFTAR ISI ................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ........................................................................................... ix

DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................x

DAFTAR SINGKATAN ................................................................................ xi

ABSTRAK ..................................................................................................... xii

ABSTRACT .................................................................................................. xiii

BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................1

A. Latar Belakang Masalah ...................................................................1

B. Rumusan Masalah.............................................................................3

C. Tujuan ...............................................................................................3

D. Tinjauan Pustaka...............................................................................4

E. Landasan Teori .................................................................................8

F. Hipotesis ...........................................................................................9

BAB II. METODE PENELITIAN ..................................................................10

A. Kategori Penelitian .........................................................................10

B. Variabel Penelitian dan Definisi Operasional ................................10

C. Bahan dan Alat ...............................................................................10

D. Tempat Penelitian ...........................................................................11

E. Jalannya Penelitian .........................................................................11

BAB III. HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................16

A. Sintesis Zinc Oxide Nanopartikel ...................................................16

B. Karakterisasi Zinc Oxide Nanopartikel ..........................................16

C. Formulasi Sediaan ..........................................................................17

vii

D. Evaluasi Sediaan .............................................................................17

E. Prediksi Formula Optimum ............................................................29

BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................32

A. Kesimpulan .....................................................................................32

B. Saran ...............................................................................................32

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................33

LAMPIRAN ....................................................................................................38

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Pengaruh ukuran partikel dalam menyerap dan

menghamburkan sinar UV ................................................... 5

Gambar 2. Hasil sintesis zinc oxide nanopartikel ................................. 16

Gambar 3. Formulasi emulgel ............................................................... 17

Gambar 4. Contour plot daya pH emulgel zinc oxide nanopartikel ..... 19

Gambar 5. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap pH

emulgel zinc oxide nanopartikel .......................................... 19

Gambar 6. Contour plot viskositas emulgel zinc oxide nanopartikel ... 21

Gambar 7. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap

viskositas emulgel zinc oxide nanopartikel ......................... 21

Gambar 8. Contour plot daya lekat emulgel zinc oxide nanopartikel .. 22

Gambar 9. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap daya

lekat emulgel zinc oxide nanopartikel ................................. 22

Gambar 10. Contour plot daya sebar emulgel zinc oxide nanopartikel . 24

Gambar 11. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap daya

sebar emulgel zinc oxide nanopartikel ................................ 24

Gambar 12. Contour plot SPF emulgel zinc oxide nanopartikel ............ 27

Gambar 13. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap SPF

emulgel zinc oxide nanopartikel .......................................... 27

Gambar 14. Contour plot super imposed emulgel dengan Carbopol 940 dan

propilen glikol ..................................................................... 30

Gambar 15. Desirability formulasi emulgel dengan Carbopol 940 dan

propilen glikol ..................................................................... 30

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Rancangan desain faktorial berdasarkan Bolton and Bon (2016) 12

Tabel 2. Formula perbandingan Carbopol 940 dan propilen glikol dengan

metode desain faktorial ............................................................ 12

Tabel 3. Formulasi emulgel sesuai penelitian Kumar et al (2014) dan

Priani et al (2012) dengan modifikasi ...................................... 13

Tabel 4. Normalized product function untuk menghitung SPF (Sayre et al.,

1979)......................................................................................... 15

Tabel 5. Hasil pembacaan ukuran partikel ZnO nanopartikel dengan PSA 16

Tabel 6. Hasil uji pH .............................................................................. 18

Tabel 7. Hasil uji viskositas ................................................................... 19

Tabel 8. Hasil uji daya lekat ................................................................... 21

Tabel 9. Hasil uji daya sebar ................................................................. 23

Tabel 10. Perbandingan hasil uji aktivitas tabir surya basis emulgel dan

emulgel dengan penambahan ZnO NPs ................................... 25

Tabel 11. Hasil uji stabilitas fisik ............................................................. 28

Tabel 12. Kriteria nilai parameter respon ................................................ 29

Tabel 13. Prediksi formula optimum ........................................................ 31

Tabel 14. Verifikasi formula optimum ..................................................... 31

x

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Hasil pembacaan ukuran partikel dengan PSA ................... 38

Lampiran 2. Lanjutan hasil pembacaan ukuran partikel dengan PSA ..... 39

Lampiran 3. Lanjutan hasil pembacaan ukuran partikel dengan PSA ..... 40

Lampiran 4. Karakterisasi Zinc oxide nanopartikel ................................. 41

Lampiran 5. Evalusasi sediaan ................................................................. 41

Lampiran 6. Hasil uji aktivitas tabir surya basis emulgel ........................ 43

Lampiran 7. Hasil uji aktivitas tabir surya emulgel dengan penambahan

ZnO NPs .............................................................................. 44

Lampiran 8. Perbandingan hasil uji aktivitas tabir surya basis emulgel dan

emulgel dengan penambahan ZnO NPs .............................. 46

Lampiran 9. Hasil perhitungan t Test: Paired Two Sampes Means SPF basis

emulgel dibanding SPF emulgel dengan penambahan ZnO NPs 46

Lampiran 10. Hasil uji fisik prediksi formula optimum ............................ 48

Lampiran 11. Hasil uji aktivitas tabir surya prediksi formula optimum .... 48

xi

DAFTAR SINGKATAN

UV : Ultraviolet

ROS : Reactive Oxygen Spesies

ZnO NPs : Zinc Oxide Nanoparticles

SPF : Sun Protection Factor

A/M : Air dalam minyak

M/A : Minyak dalam air

UV-Vis : Ultraviolet-visible

xii

ABSTRAK

Radiasi sinar UV yang terlalu lama pada kulit dapat menyebabkan

timbulnya penyakit kulit seperti kanker kulit dan reaksi alergi pada cahaya. Untuk

itu dibutuhkan suatu produk yang dapat melindungi kulit dari radiasi sinar

matahari, yaitu tabir surya. Zinc oxide merupakan salah satu bahan yang

digunakan dalam produk tabir surya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

formula optimum dan aktivitas tabir surya emulgel zinc oxide nanopartikel

dengan Carbopol 940 sebagai gelling agent dan propilen glikol sebagai humektan.

Zinc oxide nanopartikel disintesis dengan metode sol-gel dan

dikarakterisasi dengan Particel Size Analyser (PSA). Zinc oxide nanopartikel

diformulasikan dalam emulgel. Empat formula emulgel dibuat dengan kombinasi

Carbopol 940 level rendah 0,5% atau level tinggi 2% dengan propilen glikol level

rendah 5% atau level tinggi 15% sesuai dengan metode desain faktorial. Evaluasi

sediaan meliputi penampakan fisik, pH, viskositas, daya lekat, daya sebar, dan

aktivitas tabir surya yang ditunjukkan dengan nilai SPF menggunakan

spektrofotometer UV.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata ukuran partikel zinc oxide

nanopartikel yang telah disintesis adalah 160 nm ± 15,49 dengan rata-rata ukuran

agregat 565,23 nm ± 311,10. Formula emulgel yang optimum mengandung

Carbopol 940 sebanyak 0,76% dan propilen glikol sebanyak 5,00%. Berdasarkan

uji verifikasi dari formula optimum, penampakan fisik emulgel berwarna putih

kekuningan, homogen, dan tidak terjadi pemisahan fase, pH sediaan sebesar 6,

viskositas 400 dPas, daya lekat 4,607 detik, daya sebar 3,817 cm. Emulgel dengan

penambahan 0,2% zinc oxide nanopartikel menunjukkan adanya aktivitas tabir

surya dengan SPF 5,875.

Kata kunci: emulgel, SPF, Zinc oxide Nanopartikel.

xiii

ABSTRACT

Long exposure of UV radiation on the skin can increase the risk of skin

diseases such as skin cancer dan photoallergic. So a product that can protect the

skin from UV radiation is needed, ie sunscreen. Zinc oxide is one of the materials

used in suncreen product formulation. The purpose of this study was to determine

optimum formula and sunscreen activity of emulgel zinc oxide nanoparticles with

Carbopol 940 as gelling agent and propylene glycol as humectant.

Zinc oxide nanoparticles were synthesized by sol-gel method and

characterized by Particle Size Analyser (PSA). Zinc oxide nanoparticles were

formulated in emulgel. Four emulgel formulas were prepared with combination

of 0,5% low level or 2% high level Carbopol 940 and 5% low level or 15% high

level propylene glycol according to factorial design method. Evaluation of the

emulgel included physical appearances, pH, viscosity, adhesive ability,

spreadability, and sunscreen acticity indicated by SPF using spectrophotometer

UV.

The results showed that the average particle size of zinc oxide

nanoparticles were 160 nm ± 15,49 and the aggregates were 565,23 nm ± 311,10.

The optimum emulgel formula contained 0,76% Carbopol 940 and 5,00%

propylene glycol. Based on the verification test of the optimum formula, the

physical appearances of the emulgel were yelowish-white, homogeneous, and no

phase seperation occured, pH 6, viscosity 400 dPas, adhesive ability 4,607 sec,

speadability 3,817 cm. Emulgel with addition 0,2% zinc oxide nanoparticles has

sunscreen activity with SPF 5,875.

Keyword: emulgel, SPF, Zinc oxide Nanoparticles.