preparasi dan karakterisasi nanopartikel zink...

UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

PREPARASI DAN KARAKTERISASI

NANOPARTIKEL ZINK PEKTINAT MENGANDUNG

DILTIAZEM HIDROKLORIDA DENGAN METODE

GELASI IONIK

SKRIPSI

SUBHAN ASFARI

1111102000086

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN

PROGRAM STUDI FARMASI

JAKARTA

JUNI 2015

UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

PREPARASI DAN KARAKTERISASI

NANOPARTIKEL ZINK PEKTINAT MENGANDUNG

DILTIAZEM HIDROKLORIDA DENGAN METODE

GELASI IONIK

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Farmasi

SUBHAN ASFARI

1111102000086

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN

PROGRAM STUDI FARMASI

JAKARTA

JUNI 2015

i

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING

iii

HALAMAN PENGESAHAN

iv

ABSTRAK

Nama : Subhan Asfari

Program Studi : Farmasi

Judul Skripsi : Preparasi dan Karaterisasi Nanopartikel Zink Pektinat

Mengandung Diltiazem Hidroklorida dengan Metode Gelasi

Ionik.

Nanopartikel zink pektinat mengandung diltiazem hidroklorida telah dibuat dengan

metode gelasi ionik. Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari pengaruh

penambahan diltiazem hidroklorida serta perbedaan medium preparasi (akuades

dan NaCl 0,05M) terhadap karakteristik fisik nanopartikel. Nanopartikel diperoleh

dari tiga formula yang berbeda. Formula 1 merupakan nanopartikel zink pektinat

kosong yang dipreparasi dalam medium NaCl 0,05 M. Formula 2 merupakan

nanopartikel zink pektinat mengandung diltiazem hidroklorida yang dipreparasi

dalam medium NaCl 0,05 M. Formula 3 merupakan nanopartikel zink pektinat

mengandung diltiazem hidroklorida yang dipreparasi dalam medium akuades.

Pembuatan nanopartikel dilakukan dengan menambahkan larutan ZnCl2 ke dalam

larutan pektin dan campuran pektin-diltiazem hidroklorida tetes demi tetes di

bawah pengadukan ultrasonik. Ukuran partikel, potensial zeta, efisiensi penjerapan,

spektrum FT-IR, dan sifat termal dari setiap formula nanopartikel dikarakterisasi.

Ukuran partikel formula 1, 2 dan 3 masing-masing 433,82 nm, 502,41 nm dan

765,47 nm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan diltiazem

hidroklorida ke dalam nanopartikel dapat menyebabkan peningkatan ukuran

partikel, penurunan potensial zeta dan derajat sambung silang. Sementara itu,

keberadaan natrium klorida selama preparasi menyebabkan penurunan ukuran

partikel, potensial zeta dan derajat sambung silang. Perbedaan medium preparasi

tidak menyebabkan perbedaan dalam efisiensi penjerapan.

Kata Kunci : Nanopartikel, diltiazem hidroklorida, pektin, zink klorida,

gelasi ionik, ultrasonik.

v

ABSTRACT

Name : Subhan Asfari

Program Study : Pharmacy

Title : Preparation and Characterization Zinc Pectinate

Nanoparticles Containing Diltiazem Hidrochloride by Ionic

Gelation

Zinc pectinate nanoparticles containing diltiazem hydrochloride had been prepared

by ionic gelation method. The aim of the research was to investigate effect of

diltiazem hydrochloride addition and the differences of preparation media (aquadest

and NaCl 0,05M) toward physical characteristics of nanoparticles. Nanoparticles

were obtained from three different formula. Formula 1 was blank zinc pectinate

nanoparticles which prepared in 0,05 M NaCl media. Formula 2 was zinc pectinate

nanoparticles containing diltiazem hydrochloride which prepared in 0.05 M NaCl

media. Formula 3 was zinc pectinate nanoparticles containing diltiazem

hydrochloride which prepared in aquadest media. Preparation of nanoparticles was

done by adding ZnCl2 solution into pectin and pectin-diltiazem hydrochloride

mixture solution dropwise under ultrasonic stirring. Particle size, zeta potential,

entrapment efficiency, FT-IR spectrum, and thermal properties of each

nanoparticles formula were characterized. Particle size of formula 1, 2 and 3 were

433,82 nm, 502,41 nm and 765,47 nm respectively. The results showed that the

addition of diltiazem hydrochloride into nanoparticles can lead to increase in

particle size, decrease in zeta potential and degree of crosslinking. Meanwhile, the

presence of sodium chloride during the preparation can lead to decrease in particle

size, zeta potential, and degree of crosslinking. The differences of preparation

media did not cause differences in entrapment efficiency.

Keyword : Nanoparticle, diltiazem hydrochloride, pectin, zinc chloride,

ionic gelation, ultrasonic.

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat

dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Preparasi dan

Karakterisasi Nanopartikel Zink Pektinat Mengandung Diltiazem Hidroklorida

dengan Metode Gelasi Ionik”. Shalawat dan salam senantiasa terlimpah kepada

junjungan, Nabi Muhammad SAW, teladan bagi umat manusia dalam menjalani

kehidupan.

Skripsi ini ditulis untuk memenuhi tugas akhir guna mendapatkan gelar

Sarjana Farmasi pada Program Studi Farmasi, Fakultas Kedokteran dan Ilmu

Kesehatan, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Pada penulisan

skripsi ini, penulis tidak terlepas dari bimbingan, arahan, bantuan, serta dukungan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segenap kerendahan dan kesungguhan

hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Arif Sumantri S.K.M., M.Kes. selaku Dekan Fakultas Kedokteran

dan Ilmu Kesehatan, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

2. Bapak Yardi, Ph.D., Apt., selaku Ketua Program Studi Farmasi Fakultas

Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Jakarta.

3. Ibu Yuni Anggraeni, M.Farm., Apt. sebagai Pembimbing I dan Ibu Nelly

Suryani, Ph.D., Apt. sebagai Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan,

ilmu, nasihat serta dedikasinya selama masa penelitian hingga penulisan skripsi.

4. Ibu Pricilia dari PT Rotaryana Prima yang telah membantu dalam memperoleh

bahan penelitian.

5. Seluruh dosen Program Studi Farmasi Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta atas ilmu dan pengetahuan

yang telah diberikan.

6. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Asmawi dan Ibunda Maliyah yang

senantiasa memberikan cinta dan kasih sayang, doa yang tidak pernah terputus,

serta dukungan moral dan materi terbaiknya untuk penulis.

vii

7. Segenap laboran FKIK, Kak Rachmadi, Kak Eris, Kak Anis, Mbak Rani, Kak

Lisna, Kak Tiwi dan Kak Liken yang telah banyak membantu penulis

melakukan penelitian di laboratorium.

8. Teman-teman seperjuangan teknologi farmasi yang telah saling mendukung,

menyemangati, dan memberikan pertolongan selama penelitian dan penulisan

skripsi.

9. Rekan-rekan Mahasiswa/i S1 Farmasi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

angkatan 2011, yang telah menjadi bagian penting hidup penulis selama

menjalankan pendidikan tinggi.

10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu yang telah

membantu dengan ikhlas baik secara langsung maupun tidak langsung dalam

proses penelitian dan penulisan skripsi ini.

Semoga semua kebaikan dan bantuan yang telah diberikan mendapatkan

balasan dari Allah SWT. Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan laporan ini

masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis

mengharapkan kritik dan saran yang membangun.

Akhir kata, penulis berharap semoga ilmu dan pengetahuan yang penulis

tuangkan dalam skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi rekan sejawat dan

semua pihak yang membutuhkan, serta menjadi keberkahan tersendiri bagi penulis.

Jakarta, Juni 2015

Penulis

viii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

ix

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

ABSTRAK ............................................................................................................ iv

ABSTRACT ............................................................................................................ v

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI....................... viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii

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

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah........................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................ 3

1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 5

2.1 Diltiazem Hidroklorida ................................................................... 5

2.2 Pektin .............................................................................................. 6

2.3 Zink Klorida ................................................................................... 9

2.4 Natrium Klorida .............................................................................. 9

2.5 Nanopartikel Sebagai Sistem Penghantaran Obat ........................ 10

2.6 Gelasi Ionik................................................................................... 12

2.7 Sifat dan Karaterisasi Fisik Nanopartikel Sambung Silang.......... 14

2.7.1 Analisis Spektrum FT-IR ................................................... 14

2.7.2 Persen Efisiensi Penjerapan ............................................... 15

2.7.3 Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas........................ 15

2.7.4 Potensial Zeta ..................................................................... 17

2.7.5 Differential Scanning Calorimetry (DSC) ......................... 19

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 21

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian....................................................... 21

3.2 Bahan dan Alat ............................................................................. 21

3.2.1 Bahan.................................................................................. 21

x

3.2.2 Alat ..................................................................................... 21

3.3 Prosedur Kerja .............................................................................. 21

3.3.1 Preparasi Larutan NaCl 0,05 M ......................................... 21

3.3.2 Preparasi Nanopartikel Diltizem Hidroklorida .................. 22

3.3.3 Pengeringan Nanopartikel .................................................. 23

3.4 Karakterisasi Nanopartikel ........................................................... 23

3.4.1 Perubahan Transmitan (%) Suspensi Nanopartikel ........... 23

3.4.2 Penetapan Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas ...... 24

3.4.3 Penetapan Potensial Zeta.................................................... 24

3.4.4 Penetapan Efisiensi Penjerapan (%) Diltiazem

Hidroklorida ....................................................................... 24

3.3.6 Analisis Spektrum Inframerah ........................................... 25

3.3.7 Analisis Differential Scanning Calorimetry ...................... 25

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 26

4.1 Preparasi Nanopartikel ................................................................. 26

4.2 Penurunan Transmitansi (%) ........................................................ 28

3.3 Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas .................................. 29

4.4 Potensial Zeta ............................................................................... 32

4.5 Efisiensi Penjerapan (%) Diltiazem Hidroklorida ........................ 35

4.6 Spektrum Inframerah .................................................................... 37

4.7 Analisis Differential Scanning Calorimetry (DSC)...................... 40

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 43

5.1 Kesimpulan ................................................................................... 43

5.2 Saran ............................................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 44

LAMPIRAN......................................................................................................... 49

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Struktur molekul diltiazem hidroklorida.......................................... 5

Gambar 2.2 Struktur dasar molekul pektin.......................................................... 6

Gambar 2.3 Skema struktur pektin...................................................................... 7

Gambar 2.4 Mekanisme gelasi............................................................................ 8

Gambar 2.5 Spektrum IR sambung silang pektin dengan ZnO.......................... 14

Gambar 2.6 Ilustrasi diameter hidrodinamik...................................................... 16

Gambar 2.7 Skema ilustrasi percobaan DLS....................................................... 16

Gambar 2.8 Skema ilustrasi partikel bermuatan negatif pada media air............. 18

Gambar 4.1 Hasil preparasi nanopartikel............................................................ 28

Gambar 4.2 Penurunan transmitan (%) suspensi nanopartikel........................... 29

Gambar 4.3 Hubungan pH terhadap formula..................................................... 30

Gambar 4.4 Konformasi rantai polimer pektin.................................................. 31

Gambar 4.5 Hubungan potensial zeta terhadap formula.................................... 33

Gambar 4.6 Gugus fungsional pektin................................................................. 34

Gambar 4.6 Hubungan efisiensi penjerapan terhadap formula.......................... 36

Gambar 4.7 Perbandingan spektrum inframerah nanopartikel kering dan

pektin.............................................................................................. 38

Gambar 4.7 Perbandingan termogram nanopartikel kering dan pektin.............. 40

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Formula preparasi nanopartikel........................................................ 22

Tabel 4.1 Ukuran partikel dan indeks polidispersitas....................................... 30

Tabel 4.2 Estimasi jumlah ion dalam 50 mL suspensi nanopartikel................. 35

Tabel 4.3 Daftar ikatan dan bilangan gelombang spektrum inframerah........... 37

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Alur Penelitian .............................................................................. 51

Lampiran 2. Sertifikat Analisis Diltiazem Hidroklorida ................................... 52

Lampiran 3. Sertifikat Analisis Pektin .............................................................. 53

Lampiran 4. Sertifikat Analisis Natrium Klorida .............................................. 54

Lampiran 5. Perhitungan Preparasi Larutan NaCl 0,05M ................................. 56

Lampiran 6. Perhitungan Bahan dalam Preparasi Nanopartikel ........................ 56

Lampiran 7. Perhitungan Persen Transmitan .................................................... 57

Lampiran 8. Data Distribusi Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas ......... 58

Lampiran 9. Data Pengukuran Potensial zeta .................................................... 59

Lampiran 10. Data Perhitungan Jumlah Ion ........................................................ 59

Lampiran 11. Data Perhitungan pH. .................................................................... 62

Lampiran 12. Spektrum Serapan Diltiazem Hidroklorida dalam Akuades. ........ 63

Lampiran 13. Spektrum Serapan Diltiazem Hidroklorida dalam NaCl 0,05 M. . 63

Lampiran 14. Kurva Kalibrasi Diltiazem Hidroklorida dalam Pelarut Akuades. 64

Lampiran 15. Kurva Kalibrasi Diltiazem Hidroklorida dalam Pelarut NaCl 0,05

M ................................................................................................... 64

Lampiran 16. Data Efisiensi Penjerapan ............................................................. 65

Lampiran 17. Contoh Perhitungan Persen Penjerapan Diltiazem Hidroklorida. . 65

Lampiran 18. Data Spektrum Inframerah ............................................................ 67

Lampiran 19. Data Hasil Analisa DSC ................................................................ 71

Lampiran 20. Alat-alat penelitian ........................................................................ 74

Lampiran 21. Proses Sambung Silang ................................................................. 75

Lampiran 22. Suspensi Nanopartikel ................................................................... 76

Lampiran 23. Hasil Sentrifugasi Suspensi Nanopartikel ..................................... 76

Lampiran 24. Hasil Pengeringan Suspensi Nanopartikel .................................... 77

1 UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Nanoteknologi saat ini sering digunakan untuk berbagai aplikasi, di

antaranya serat dan tekstil, pertanian, elektronik, ilmu forensik, antariksa, dan terapi

medis (Kumar, Yadav dan Yadav, 2010). Salah satu bidang penelitian yang paling

aktif dari nanoteknologi adalah nanomedicine yang menerapkan nanoteknologi

untuk intervensi medis yang sangat spesifik untuk pencegahan, diagnosis dan

pengobatan penyakit (Lobatto dkk., 2011). Nanopartikel merupakan bagian studi

nanomedicine dalam sistem penghantaran obat.

Nanopartikel dapat bertindak sebagai sistem penghantaran obat dengan

menjerap molekul obat dalam struktur interiornya, mengadsorpsi molekul obat di

permukaan, atau terikat secara kovalen dengan suatu bahan prekursor (Tiwari dkk.,

2012). Teknologi nanopartikel menawarkan keuntungan besar di antaranya

meningkatkan solubilisasi bahan aktif obat hidrofobik, meningkatkan

bioavailabilitas, memperbaiki farmakokinetik bahan aktif obat, melindungi bahan

aktif obat dari degradasi fisik, kimia atau biologis (Gupta & Kumar, 2012), dan

meningkatkan waktu retensi sediaan (Petros & DeSimone, 2010).

Saat ini sedang berkembang pembuatan nanopartikel dari polisakarida alam.

Menurut Racovita dkk. (2009), polisakarida alam seperti pektin dapat diaplikasikan

dalam sistem penghantaran obat sebagai nanopartikel. Hal ini karena, sifat

mukoadhesif pektin membuat nanopartikel berbasis polisakarida ini menjadi sistem

penghantaran obat yang menjanjikan (Jonassen, Treves, Kjøniksen, Smistad &

Hiorth, 2013). Selain itu, pektin memiliki kelebihan diantaranya toksisitas rendah,

biokompatibel, biodegradable (Chakraboty dkk., 2012) dan biaya produksi yang

rendah sehingga membuat pektin menjadi unsur penting dalam produk farmasi

(Sriamornsak, 2011). Namun, dibandingkan dengan nanopartikel berbasis

polisakarida lain, masih sedikit studi literatur mengenai nanopartikel pektin. Sifat

kompleks dari molekul pektin sebagian dapat menjelaskan hal ini (Sande, 2005).

2

Pembuatan nanopartikel pektin didasarkan atas kemampuan pektin untuk

membentuk gel dengan penyambung silang berupa kation divalen, umumnya

kalsium dan zink. Gel terbentuk karena adanya ikatan ionik antara gugus karboksil

yang bermuatan negatif dari pektin dengan ion divalen (Racovita dkk.2009). Telah

dilakukan penelitian bahwa zink merupakan penyambung silang yang lebih baik

untuk pektin dibandingkan dengan kalsium, karena membentuk ikatan yang lebih

kuat pada pektin (Das, Ng, & Ho, 2010 dan Adingsih, 2012).

Berbeda dengan pembuatan gel pektin makroskopik, pembuatan

nanopartikel pektin harus dilakukan pada konsentrasi pektin encer (Vauthier &

Bouchemal, 2009), yaitu di bawah konsentrasi tumpang tindih antar rantai polimer.

Konsentrasi tumpang tindih dari larutan polimer tergantung pada konformasi rantai

polimer dalam larutan dan pada sifat pelarut serta kondisi termodinamika (Jonassen,

Treves, Kjøniksen, Smistad & Hiorth, 2013). Konformasi rantai pektin dalam

media air juga tergantung pada derajat ionisasi yaitu derajat esterefikasi pektin dan

pH larutan. Dalam air murni, ionisasi rantai pektin akan memiliki konformasi

terentang karena tolakan elektrostatik (Sriamonsrak, 2011).

Jonassen, Treves, Kjøniksen, Smistad & Hiorth (2013) meneliti pengaruh

natrium klorida terhadap konformasi rantai polimer dalam proses pembentukan

nanopartikel pektin. Penambahan garam akan menyaring beberapa tolakan

elektrostatik sehingga mengubah konformasi rantai polimer membentuk kumparan

yang semula terentang. Partikel yang lebih kecil dan lebih kompak dapat dibentuk

dalam air garam dibandingkan dengan air murni. Hal ini dipicu oleh dominasi taut

silang intramolekul dibandingkan intermolekul polimer. Penambahan NaCl dalam

pembuatan nanopartikel pektin juga dilakukan pada penelitian ini. Hal tersebut

diharapkan dapat memicu salting-out dan meningkatkan kecenderungan agregrasi

rantai polimer, sehingga nanopartikel pektin lebih mudah terbentuk.

Meskipun pembuatan nanopartikel pektin yang disambung silang dengan

zink telah dilakukan, dan pengaruh penambahan NaCl telah dipelajari, nanopartikel

pektin yang dibuat belum mengandung agen terapeutik. Sebagai model agen terapi

yang akan ditambahkan, digunakan diltiazem yang merupakan pemblok kanal

kalsium keluarga benzodiazepin yang telah banyak digunakan secara luas untuk

pengobatan angina pektoris dan hipertensi (Yan dkk., 2013). Diltiazem dianggap

3

sebagai model agen terapi yang tepat untuk dimodifikasi sebagai nanopartikel

karena bioavailabilitas oral hanya 30-40% (Shukla, Kharia & Kaur, 2012), dan

tablet atau kapsul konvensional perlu diberikan 3 atau 4 kali sehari karena waktu

paruh biologis hanya sekitar 6 jam (Mahale & Sreenivas, 2013).

Dalam penelitian ini, akan dibuat nanopartikel pektin sambung silang

dengan zink yang mengandung diltiazem hidroklorida. Sumber logam monovalen

berupa NaCl ditambahkan untuk mempermudah terbentuknya nanopartikel. Tujuan

dari penelitian ini adalah untuk meneliti pengaruh penambahan diltiazem

hidroklorida dan NaCl terhadap karakteristik fisik dari nanopartikel serta jumlah

diltiazem hidroklorida yang dapat dijerap dalam nanopartikel yang dihasilkan.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari penelitian ini di antaranya;

a) Bagaimana pengaruh penambahan diltiazem hidroklorida terhadap

karakteristik fisik nanopartikel sambung silang zink pektinat?

b) Bagaimana pengaruh penambahan NaCl terhadap karakterisitik fisik

nanopartikel yang dibuat dan jumlah diltiazem hidroklorida yang terjerap?

1.3 Tujuan Penelitian

a) Membuat nanopartikel sambung silang zink pektinat mengandung diltiazem

hidroklorida.

b) Mempelajari pengaruh penambahan diltiazem hidroklorida terhadap

karakteristik fisik nanopartikel yang dihasilkan.

c) Mempelajari pengaruh penambahan NaCl terhadap jumlah diltiazem

hidroklorida yang terjerap dan karakteristik fisik nanopartikel yang

dihasilkan.

1.4 Manfaat Penelitian

Diharapkan hasil penelitian ini memberikan manfaat sebagai berikut:

a) Meningkatkan nilai guna pektin dalam bidang farmasetik terutama dalam

sistem penghantaran obat.

b) Meningkatkan bioavabilitas dan efektivitas terapi diltiazem.

4

c) Memberikan peluang terhadap penelitian lebih lanjut mengenai formulasi

sediaan berbasis nanopartikel zink pektinat mengandung diltiazem

hidroklorida

5


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Diltiazem Hidroklorida

Diltiazem adalah penghambat kanal kalsium golongan benzotiazepin

(Golan dkk., 2011) yang biasa digunakan untuk terapi hipertensi dan angina

pektoris.

Gambar 2.1 Struktur molekul diltiazem hidroklorida.

Sumber : Sweetman, 2009 (telah diolah kembali).

Diltiazem hidroklorida atau (2S-cis)-3-(asetiloksi)-5-[2 (dimetil

amino)etil]-2,3–dihidro–2-(4–metoksifenil)-1,5–benzotiazepin-4-(5H)-on memili-

ki rumus molekul C22H26N2O4S.HCl dan berat molekul 451,0. Diltiazem

hidroklorida berupa serbuk hablur atau hablur kecil putih, tidak berbau, melebur

pada suhu sekitar 210oC disertai peruraian. Senyawa ini mudah larut dalam

kloroform, dalam metanol, dalam asam format dan dalam air, agak sukar larut

etanol mutlak, dan tidak larut dalam eter (Departemen Kesehatan RI, 1995).

Obat golongan ini bekerja dengan menurunkan influks ion kalsium ke dalam

sel miokard, sel‐sel dalam sistem konduksi jantung, dan sel‐sel otot polos pembuluh

darah. Efek ini akan menurunkan kontraktilitas jantung, menekan pembentukan dan

propagasi impuls elektrik dalam jantung dan memacu aktivitas vasodilatasi,

interferensi dengan konstriksi otot polos pembuluh darah (Gormer, 2007).

Diltiazem HCl diberikan secara oral untuk pengobatan angina pektoris dan

hipertensi serta perlu dikonsumsi 3–4 kali sehari untuk tetap mempertahankan

tekanan darah normal dan mencegah serangan angina pektoris. Bioavailabilitas

diltiazem HCl pada pemberian oral sekitar 40% dengan konsentrasi plasma yang

. HCl

6

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

bervariasi antar individu (Sweetman, 2009).

2.2 Pektin

Pektin merupakan satu di antara polisakarida anionik alam yang

diperoleh dari ekstraksi kulit jeruk dan apel dengan asam mineral encer panas

pada pH ± 2 (Sriamornsak, 2011). Pektin adalah polisakarida alami yang biasa

digunakan dalam industri makanan sebagai gelling dan thickening agent (Jonassen,

2014). Pektin memiliki sifat hidrofilik, sehingga dapat digunakan sebagai matriks

hidrofilik yang dapat digunakan untuk sistem penghantaran obat oral dan untuk

formulasi yang pelepasannya dimodifikasi (Adiningsih, 2012 dan Bhatia dkk.,

2008).

Gambar 2.2 Struktur dasar molekul pektin Sumber: Racovita dkk., 2009

Struktur pektin sangat sulit untuk ditetapkan karena pektin dapat berubah

selama isolasi, penyimpanan, dan pengolahan dari bahan tanaman (Novosel'skaya

dkk., 2000). Komposisi utama pektin adalah unit-unit asam D-galakturonik (GalA)

yang membentuk rantai ikatan α-(1,4) glikosidik. Asam uronat ini mempunyai

kelompok gugus karboksil yaitu metil ester dan gugus lainya yang apabila

direaksikan dengan amonia akan menghasilkan gugus karboksiamida. Terdapat

ratusan hingga ribuan sakarida dengan bentuk konfigurasi rantai dan berat

molekulnya sekitar lima puluh ribu Dalton (Srivastava dan Malviya, 2011).

Polisakarida pektin terbuat dari beberapa struktur elemen penting di

antaranya homogalakturonat (HG) dan rhamnogalakturonat tipe I (RG-I), di mana

daerah tersebut masing-masing digambarkan sebagai daerah "halus" dan "berbulu".

Wilayah HG terdiri dari residu (1 → 4) α-D-GalpA yang sebagian dapat termetilasi

pada C-6 dan mungkin sebagian terasetil-esterifikasi di O-2 dan/atau O-3. Wilayah

RG-I terdiri dari unit disakarida berulang [→ 4) -α-D-GalpA- (1 → 2) -α-LRhap-

(1 →] n dengan rantai samping beragam terdiri dari residu L-arabinosa dan D-

7


galaktosa .Telah dilaporkan bahwa residu GalA di wilayah RG-I sebagian dapat

terasetilasi tetapi tidak termetilasi (Morris dkk., 2010).

Gambar 2.3 Skema struktur pektin, asam galakturonat ( ), galaktosa ( ),

arabinosa ( ), ramnosa ( ), gugus metil ( ). Sumber: Morris dkk., 2010.

Rantai asam poligalakturonat sebagian dapat teresterifikasi dengan gugus

metil, dan gugus asam bebas dapat sebagian atau seluruhnya dinetralkan dengan ion

natrium, kalium atau amonium. Rasio gugus GalA yang teresterifikasi terhadap

total gugus GalA disebut sebagai DE (derajat esterefikasi). Kelas pektin

berdasarkan DE di antaranya high methoxyl (HM) pektin, dan low methoxyl (LM)

baik yang secara konvensional terdemetilasi atau hasil modifikasi dengan amidasi

menjadi amidated low methoxyl (AM) pektin. Nilai DE untuk HM-pektin komersial

biasanya berkisar 60-75% dan untuk LM-pektin antara 20 sampai 40%. Kedua

kelompok pektin membentuk gel dengan mekanisme yang berbeda (Sriamornsak,

2011)

HM-pektin membentuk gel pada pH rendah (<4.0) dan di hadapan sejumlah

besar (>55%) padatan terlarut, biasanya sukrosa. Gel HM-pektin stabil dengan

adanya ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik yang secara individual lemah tetapi

kuat pada zona sambungan kumulatif. Sebaliknya, LM-pektin membentuk jaringan

gel stabil secara elektrostatis dengan/atau tanpa gula dan dengan kation logam

divalen, biasanya kalsium dalam suatu model egg-box yang tergantung pada

distribusi gugus karboksilat negatif dan struktur rantai samping rhamnosa (Morris

dkk., 2010). Kemampuan pembentuk gel dari pektin dengan kation divalen mirip

dengan yang ditemukan pada alginat: Mg2+ << Ca2+, Sr2+ <Ba2+, dengan Na+ dan

K+ tidak membentuk gel (Racovita dkk., 2009).

8


Gambar 2.4 Mekanisme gelasi, (a) HM-pektin, di mana daerah sambungan

ditandai dengan arsiran, (b) LM-pektin. Sumber: Morris dkk., 2010 (telah diolah kembali).

Kemampuan pektin dalam membentuk gel sangat bergantung dari ukuran

molekul, derajat esterifikasinya, pH, konsentrasi, ion kalsium (crosslinker),

kekuatan ionik larutan dan suhu, sehingga pektin yang berasal dari sumber yang

berbeda tidak mempunyai kemampuan yang sama dalam membentuk gel (Ovodov,

2009). Faktor-faktor yang meningkatkan kekuatan gel akan meningkatkan

kecenderungan untuk membentuk gel, menurunkan kelarutan, dan meningkatkan

viskositas, serta sebaliknya. Sifat pektin ini merupakan fungsi dari struktur mereka,

yang berupa polianion linear (polikarboksilat). Dengan demikian, pektin sangat

terionisasi dalam larutan, dan distribusi muatan ion di sepanjang molekulnya

cenderung untuk rantai polimer pektin tetap dalam bentuk terentang oleh karena

tolakan Coulomb (Sriamornsak, 2011).

Tolakan Coulomb yang sama antar anion karboksilat mencegah agregasi

dari rantai polimer, di mana jumlah muatan negatif ditentukan oleh DE. Selain itu,

masing-masing rantai polisakarida, dan terutama setiap kelompok karboksilat akan

sangat terhidrasi. Larutan pektin menunjukkan kekentalan yang sangat stabil karena

setiap rantai polimer terhidrasi, diperpanjang, dan terpisah (Sriamornsak, 2011).

Pada pH rendah, ionisasi dari gugus karboksilat ditekan, dan ini

mengakibatkan pengurangan hidrasi gugus asam karboksilat. Sebagai hasil dari

pengurangan ionisasi, molekul polisakarida tidak lagi saling tolak di sepanjang

rantai polimernya, dan pada akhirnya antar rantai polimer dapat saling mengait dan

membentuk gel (Sriamornsak, 2011).

Pektin telah digunakan sebagai agen pembentuk gel untuk waktu yang lama,

namun telah ada penelitian baru terhadap penggunaan gel pektin dalam

(a) (b)

9


penghantaran obat terkontrol. Hal ini karena sifatnya yang tidak toksik, biaya

produksi yang relatif rendah dan ketersediaan tinggi. Telah diusulkan bahwa pektin

dapat digunakan untuk penghantaran obat oral, nasal dan vaginal, yang umumnya

diterima baik oleh pasien (Morris dkk., 2010). Pektin mempunyai beberapa sifat

yang digunakan secara luas sebagai matriks untuk menjerap dan menghantarkan

beberapa obat, protein dan sel (Ovodov, 2009).

2.3 Zink Klorida

Zink klorida memiliki pemerian serbuk hablur atau granul hablur, putih atau

hampir putih. Dapat berupa massa seperti porselen atau berbentuk silinder. Sangat

mudah mencair. Larutan (1 dalam 10) bereaksi asam terhadap lakmus. Senyawa ini

mudah larut dalam air, mudah larut dalam etanol dan dalam gliserin. Larutan dalam

air atau dalam etanol biasanya agak keruh, tetapi kekeruhan hilang jika

ditambahkan sedikit asam klorida (Departemen Kesehatan RI, 1995). Zink klorida

akan terionisasi menjadi Zn2+ dan 2Cl- di mana ion Zn2+ akan digunakan sebagai

penyambung silang (crosslinker) dalam pembuatan nanopartikel zink-pektinat.

2.4 Natrium Klorida

Natrium klorida merupakan hablur bentuk kubus atau serbuk hablur putih,

rasa asin. Senyawa ini mudah larut dalam air, sedikit lebih mudah larut dalam air

mendidih, larut dalam gliserin, sukar larut dalam etanol (Departemen Kesehatan RI,

1995).

Natrium klorida banyak digunakan dalam berbagai formulasi farmasi

parenteral dan nonparenteral, di mana penggunaan utamanya untuk menghasilkan

larutan isotonik. Natrium klorida digunakan sebagai lubrikan dan pengisi dalam

formulasi kapsul dan tablet cetak langsung di masa lalu, meskipun hal ini tidak lagi

umum. Natrium klorida digunakan sebagai channeling agent dan sebagai agen

osmotik dalam inti tablet lepas terkontrol. Senyawa ini juga digunakan sebagai

pengubah porositas dalam lapisan tablet, dan untuk mengontrol pelepasan obat dari

mikrokapsul (Rowe, Sheskey & Quinn, 2009).

10


Pada penelitian ini ion Na+ dari natrium klorida diharapkan berinteraksi

dengan gugus karboksilat pektin untuk menyaring sebagian tolakan Coulomb

sehingga konformasi rantai polimer pektin dapat berubah.

2.5 Nanopartikel sebagai Sistem Penghantaran Obat

Nanoteknologi adalah teknik untuk mendesain dan menyusun materi pada

skala nano yang memungkinkan untuk memanfaatkan dan merekayasa struktur

atom per atomnya (Yokoyama, 2007). Salah satu bidang penelitian yang paling

aktif dari nanoteknologi adalah nanomedicine, yang menerapkan nanoteknologi

untuk intervensi medis yang sangat spesifik untuk pencegahan, diagnosis dan

pengobatan penyakit (Lobatto dkk., 2011). Nanopartikel merupakan bagian studi

nanomedicine dalam sistem penghantaran obat.

Nanopartikel dapat didefinisikan sebagai partikel dengan berbagai bentuk

yang memiliki ukuran dalam kisaran 1 sampai 1000 nm. (Jonassen, 2014).

Nanopartikel terdiri dari nanokapsul dan nanosfer. Nanokapsul adalah sistem

vesikular di mana obat hanya berada pada rongga yang dikelilingi oleh membran

polimer, sedangkan nanosfer adalah sistem matriks di mana obat secara fisik

tersebar merata dalam matriks polimer (Singh & Lillard, 2009). Nanopartikel harus

bersifat stabil, tidak beracun, tidak trombogenik, tidak imunogenik, tidak memicu

inflamasi, biodegradable, mencegah penyerapan oleh sistem retikulo endotel dan

harus dapat diaplikasikan ke berbagai molekul seperti obat, protein, vaksin atau

asam nukleat (Kumari, Yadaf & Yadaf, 2010)

Nanopartikel dapat terbuat baik dari unsur anorganik maupun organik

(Jonassen, 2014). Dalam bidang farmasi, nanopartikel lebih banyak dibuat dari

polimer alam. Polimer hidrofilik alam digunakan luas dalam berbagai industri

farmasi untuk pengembangan sistem penghantaran obat baru karena sifat

toksisitasnya yang rendah, biokompatibilitas dan biodegradabel (Chakraborty dkk.,

2012). Polimer alam yang digunakan untuk nanopartikel penghantaran oral di

antaranya kitosan, dekstran, gelatin, alginat, agar, dan di antaranya kitosan adalah

yang paling populer (De Jong & Borm, 2008).

Salah satu sifat dasar dari nanopartikel yang berbeda dengan material lain

adalah besarnya rasio luas permukaan terhadap volume (Kohane, 2007). Sifat ini

11


dapat dimanfaatkan dalam formulasi obat hidrofobik, dengan peningkatan luas

permukaan yang akan meningkatkan laju disolusi dan penyerapan obat (Merisko-

Liversidge & Liversidge, 2008). Nanopartikel juga dapat diserap langsung oleh sel

mukosa melalui endositosis (Fröhlich & Roblegg, 2012).

Selain ukuran dan bentuk, karakteristik permukaan nanopartikel juga dapat

menentukan jangka hidup partikel selama sirkulasi dalam aliran darah. Salah satu

kemajuan besar saat ini adalah temuan bahwa partikel yang dilapisi dengan molekul

polimer hidrofilik, seperti PEG, dapat menahan adsorpsi protein serum, sehingga

memperpanjang sirkulasi sistemik partikel (Bamrungsap dkk., 2012). Hal ini terjadi

karena PEG memodifikasi muatan permukaan partikel. Muatan permukaan partikel

mempengaruhi internalisasi oleh makrofag. Partikel bermuatan positif telah terbukti

menunjukkan internalisasi yang lebih tinggi oleh makrofag dan sel dendritik,

dibandingkan dengan partikel netral atau bermuatan negatif (Doshi, & Mitragotri,

2009).

Nanopartikel juga dapat berguna dalam meningkatkan stabilitas suatu agen

terapeutik. Bahan farmasetik tertentu seperti protein dan peptida mudah

terdegradasi ketika diberikan secara oral dan sering cepat tereliminasi setelah

injeksi intravena (Balmayor, Azevedo & Reis, 2011). Penggabungan molekul obat

dalam nanopartikel telah dimanfaatkan untuk melindungi bahan sejenis dari

degradasi dan eliminasi fisiologis dini (Plapied, Duhem, des Rieux, & Préat 2011).

Permukaan nanopartikel juga dapat dimodifikasi dengan ligan untuk

penghantaran tertarget, misalnya penggabungan nanopartikel dengan folat untuk

menargetkan sel kanker manusia yang mengekspresi reseptor folat berlebih

(Bamrungsap dkk., 2012). Terdapat pula nanopartikel responsif rangsangan yang

dapat menargetkan atau melepaskan obat di tempat yang diinginkan, atau setelah

terpapar berbagai rangsangan, seperti perubahan fisiologis pada pH atau medan

magnet eksternal yang diberikan (Ding & Ma, 2013).

Teknologi nanopartikel juga dapat memperoleh keuntungan profil

pelepasan terkontrol. Sebagai contoh, nanokapsul baru-baru ini menghasilkan

banyak minat dalam bidang pelepasan terkontrol dengan berbagai polimer

biokompatibel dan biodegradable. Dispersi polimer nanokapsul dapat berfungsi

sebagai pembawa obat berukuran nano untuk mencapai pelepasan terkontrol serta

12


penargetan obat yang efisien. Stabilitas dispersi dan respon fisiologis primer

terutama ditentukan oleh jenis surfaktan dan sifat lapisan luar. Sifat rilis dan

degradasinya sangat tergantung pada komposisi dan struktur dinding kapsul (Gupta

& Kumar, 2012).

Nanopartikel dalam sistem penghantaran obat memang telah memberikan

banyak keuntungan. Namun demikian, masih terdapat kelemahan dalam

nanopartikel sebagai nanocarrier (pembawa nano). Keterbatasan pembawa nano di

antaranya:

a) Pembawa nano masih sulit dibuat, disimpan dan diberikan karena rentan

terhadap agregasi.

b) Nanocarrier tidak cocok untuk obat yang efikasinya belum jelas.

c) Hal utama yang menjadi perhatian terkait dengan ukurannya yang kecil sebagai

nanocarrier yaitu dapat masuk ke bagian tubuh yang tidak diinginkan dengan

konsekuensi berbahaya, misalnya dapat menyeberangi selubung nukleus sel

dan menyebabkan kerusakan genetik dan mutasi yang tidak diinginkan (Gupta

& Kumar, 2012).

2.6 Gelasi Ionik

Gelasi ionik merupakan metode pembuatan nanopartikel yang melibatkan

proses sambung silang antar polielektrolit dengan adanya pasangan ion

multivalennya. Gelasi ionik seringkali diikuti dengan kompleksasi polielektrolit

dengan polielektrolit yang berlawanan. Pembentukan ikatan sambung dapat

meningkatkan kekuatan mekanis dari partikel yang terbentuk (Iswandana,

Effionora & Jufri, 2013).

Gelasi ionik adalah teknik sederhana dan cepat untuk pembuatan dispersi

nanopartikel (Jonassen, Treves, Kjøniksen, Smistad & Hiorth, 2013). Penemu

fenomena gelasi ionik adalah seorang ilmuwan koloid Jerman, Heinrich Thiele

yang menggagas mekanisme pemisahan fase segregasi droplet. Proses gelasi;

Larutan Polimer + Elektrolit ↔ Gelisfer + Elektrolit + Air

Gelisfer merupakan suatu kesatuan polimer hidrofilik sambung silang sferik

yang mampu tergelasi dan mengembang di dalam cairan biologis simulasi serta

13


dapat merilis obat melalui kesatuan tersebut yang dikendalikan oleh relaksasi

polimer (Patil, Chavanke, & Wagh, 2012).

Metode gelasi ion telah banyak digunakan pada proses enkapsulasi

polisakarida alam seperti alginat, pektin, kitosan, dan karboksimetil selulosa

(Patil, Chavanke, & Wagh, 2012). Penaut silang yang digunakan untuk gelasi

ionik dapat dibagi menjadi dua macam yaitu penyambung silang dengan bobot

molekul rendah misalnya kalsium klorida, barium klorida, magnesium klorida, zink

asetat, pirofosfat, tripolifosfat, tetrapolifosfat, serta penyambung silang bobot

molekul tinggi seperti lauril dan setilstearil sulfat (Racovita dkk., 2009).

Faktor-faktor yang mempengaruhi metode gelasi ionik:

a) Konsentrasi polimer dan elektrolit sambung silang.

Konsentrasi polimer dan elektrolit memiliki pengaruh besar pada formulasi

partikel dengan metode gelasi ionik. Konsentrasi keduanya harus dalam rasio

tertentu yang dihitung dari jumlah unit sambung silang. Variasi persen efisiensi

penjerapan berasal dari jenis elektrolit dan konsentrasi elektrolit.

b) Suhu

Suhu juga memainkan peran pada ukuran partikel yang dibentuk oleh metode

gelasi ionik. Selain itu, waktu reaksi juga berpengaruh, yaitu waktu yang

dibutuhkan untuk terbentuk ikatan silang.

c) pH larutan sambung silang

pH larutan sambung silang juga faktor yang dipertimbangkan selama formulasi

karena menunjukkan efek pada laju reaksi, bentuk dan ukuran partikel.

d) Konsentrasi Obat

Obat yang akan terperangkap dalam partikel harus dalam rasio yang tepat

dengan polimer, karena konsentrasi obat sangat mempengaruhi efisiensi

penjerapan, jika rasio obat-polimer melebihi kisaran maka dapat dilihat efek

bursting, densitas partikel meningkat serta ukuran dan bentuk dari partikel juga

meningkat.

e) Konsentrasi zat pembentuk gas

Agen pembentuk gas seperti kalsium karbonat dan natrium bikarbonat yang

ditambahkan ke formulasi untuk menghasilkan partikel berpori sangat

mempengaruhi ukuran dan bentuk gelisfer. Oleh karena zat pembentuk gas

14


membentuk partikel berpori, lapisan partikel rusak dan hasilnya permukaan

tidak teratur (Patil, Chavanke, & Wagh, 2012).

Pektin memiliki kemampuan untuk membentuk gel dengan penyambung

silang berupa kation divalen (ion zink atau ion kalsium) (Racovita dkk., 2009).

Kalsium klorida adalah penyambung silang yang biasa digunakan untuk preparasi

gel makroskopik pektin. Mekanisme sambung silang biasanya digambarkan oleh

model egg-box, di mana Ca2+ yang bermuatan positif berinteraksi dengan dua gugus

asam yang terpisah pada rantai polimer secara paralel (Sriamornsrak, 2011).

Pembentukan gel pektin dengan dua mekanisme yaitu reaksi sambung silang

berdasarkan model egg box dan ikatan hidrogen non ionik. (Chambin dkk., 2006).

2.7 Sifat dan Karaterisasi Fisik Nanopartikel Sambung Silang

2.7.1 Analisis Spektrum FT-IR

FTIR (Fourier Transform Infrared) merupakan metode analisis dengan

memanfaatkan spektroskopi sinar inframerah yang dapat digunakan untuk

mengidentifikasi kandungan gugus kompleks pada senyawa dengan melihat ikatan-

ikatan yang dihasilkan. Pada FTIR radiasi inframerah ditembakkan pada sampel.

Sebagian dari radiasi inframerah diserap oleh sampel dan sebagian lainnya

diteruskan. Frekuensi dari suatu vibrasi akan menentukan spektrum yang dihasilkan

dengan penggambaran transmitan. Dari spektrum inilah dilihat ikatan-ikatan apa

saja yang berubah maupun yang dihasilkan dari sampel (Harahap, 2012).

Gambar 2.5 Spektrum IR sambung silang pektin dengan ZnO. Sumber: Shi & Gunasekaran, 2008.

15


2.7.2 Persen Efisiensi Penjerapan

Istilah efisiensi penjerapan berhubungan dengan jumlah obat yang

terkandung dalam nanopartikel. Kandungan obat menyatakan persen berat bahan

aktif terjerap dengan berat nanopartikel, sedangkan efisiensi penjerapan adalah

rasio persentase eksperimen dari jumlah obat yang ditentukan dibanding dengan

jumlah obat yang diberikan, atau massa teoritis obat yang digunakan untuk

penyusunan nanopartikel (Kharia, Singhai, & Verma, 2012).

Efisiensi penjerapan bergantung pada kombinasi obat polimer dan metode

yang digunakan. Polimer hidrofobik menjerap jumlah yang lebih besar dari obat

hidrofobik, sedangkan polimer hidrofilik menjerap jumlah yang lebih besar dari

obat yang lebih hidrofilik. Beberapa parameter formulasi, seperti jenis emulsifier,

rasio berat polimer terhadap obat, dan rasio organik fase berair, akan mempengaruhi

tingkat muatan obat (Kharia, Singhai, & Verma, 2012).

2.7.3 Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas

Ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel merupakan faktor penting

dalam nanopartikel, di mana nanopartikel dengan distribusi ukuran partikel luas

menunjukkan variasi yang signifikan dalam pemuatan dan pelepasan obat,

bioavailabilitas, serta efikasi (Kharia, Singhai, & Verma, 2012). Menurut Jonassen

(2014), suatu partikel dapat disebut nanopartikel jika memiliki kisaran ukuran 10-

1000 nm.

Indeks polidispersitas adalah parameter yang menyatakan distribusi ukuran

partikel dari sistem nanopartikel (Nidhin dkk., 2008), di mana rentang nilai 0,1-

0,25 menunjukkan distribusi ukuran yang sempit, sementara nilai lebih dari 0,5

menunjukkan distribusi yang luas (Lu dkk., 2011). Nilai ini menunjukan hasil

perhitungan dari berat rata-rata berat molekul dibagi dengan jumlah rata-rata berat

molekul. Semakin mendekati nol berarti distribusinya semakin baik (Haryono,

Restu & Harmami, 2012).

Ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel dapat ditentukan dengan

menggunakan teknik hamburan cahaya dan transmisi atau pemindaian mikroskop

elektron (Kharia, Singhai, & Verma, 2012). Metode yang paling umum digunakan

untuk karakterisasi partikel menggunakan hamburan cahaya dinamis (Dynamic

16


Light Scattering /DLS) (Cho dkk., 2013). Hamburan cahaya dinamis adalah teknik

non-invasif dan baik untuk mengukur ukuran dan distribusi ukuran partikel di

wilayah submikron, dan juga dapat digunakan untuk mempelajari perilaku cairan

kompleks, seperti konsentrat larutan polimer (Jonnasen, 2014).

Ukuran partikel yang diukur menggunakan DLS merupakan nilai dari

diameter lingkaran partikel yang terdifusi dengan kecepatan yang sama pada saat

pengukuran (Shabrina, 2011). Diameter tersebut disebut juga diameter

hidrodinamik. Diameter yang diperoleh dengan teknik ini merujuk pada asumsi

bentuk sferik partikel yang memiliki koefisien difusi translasi sama dengan partikel

yang diukur (Malvern Instruments Worldwide, 2012).

Gambar 2.6 Ilustrasi diameter hidrodinamik Sumber: Malvern Instruments Worldwide, 2012

Ukuran partikel dihitung dari koefisien difusi translasi dengan

menggunakan persamaan Stokes-Einstein;

dh = kT

3πηD (2.1)

di mana dh merupakan diameter hidrodinamik, k adalah konstanta

Boltzman, T adalah temperature dalam satuan Kelvin, D merupakan koefisien

difusi translasi dan η merupakan viskositas medium pendispersi.

Gambar 2.7 Skema ilustrasi percobaan DLS. Sumber: Jonassen, Treves, Kjøniksen, Smistad & Hiorth., 2014

17


Penentuan ukuran partikel dengan DLS juga memanfaatkan pemendaran

cahaya akibat gerak Brown yang terjadi pada partikel submikron dalam medium

pendispersi tertentu. Pada saat pengukuran, pancaran berkas cahaya monokromatik

dari alat ke larutan berpartikel sferis dalam gerak Brown menyebabkan pergeseran

Doppler, sehingga mengubah panjang gelombang cahaya yang masuk (Sartor,

2003).

Perbedaan besaran antara cahaya yang diteruskan dengan cahaya yang

dihamburkan disebut vektor gelombang (q). Vektor gelombang didefinisikan

sebagai;

q = 4πn sin(

θ

2)

λL (2.2)

di mana λL adalah panjang gelombang cahaya insiden dalam ruang hampa,

di mana θ adalah sudut hamburan, dan n adalah indeks bias sampel (Jonnasen dkk.,

2014).

Oleh karena partikel terus bergerak intensitas cahaya yang diterima detektor

berfluktuasi konstan. Tingkat di mana fluktuasi intensitas terjadi bergantung pada

ukuran partikel. Partikel-partikel kecil menyebabkan intensitas berfluktuasi lebih

cepat daripada yang besar. Sistem dari instrumen akan mengukur tingkat fluktuasi

intensitas dan kemudian menggunakan hal tersebut untuk menghitung ukuran

partikel.

Berkaitan dengan fluktuasi intensitas yang diterima, maka dibuat sebuah

autokorelator sebagai pembanding sinyal. Hal ini dirancang untuk mengukur

tingkat kesamaan antara dua sinyal, atau satu sinyal dengan dirinya sendiri pada

interval waktu yang berbeda-beda. Autokorelator ini berguna untuk menafsirkan

ukuran partikel dari data fluktuasi sinyal yang diterima.

2.7.4 Potensial Zeta

Potensial zeta adalah ukuran umum dari besarnya muatan elektrostatik

partikel dalam dispersi, dan sangat sesuai dalam studi stabilitas suspensi

nanopartikel. Umumnya, potensial zeta di atas nilai absolut dari 30 mV dianggap

perlu untuk menjamin stabilitas koloid yang baik (Frietas & Muller, 1998)

18


Partikel bermuatan dalam dispersi cair dikelilingi oleh ion dalam lapisan

ganda listrik. Lapisan ganda cair ini terdiri dari bagian dalam (stern layer) dengan

ion berlawanan (dari permukaan partikel) yang terikat relatif kuat, dan wilayah luar

dengan ion yang terikat kurang kuat. Potensial zeta adalah potensial listrik di bidang

terluar (slipping plane), yaitu pada permukaan lapisan cair ganda stationer

(Jonassen, 2014).

Gambar 2.8 Skema ilustrasi partikel bermuatan negatif pada media air Sumber: Jonassen, 2014

Selain berperan dalam stabilitas fisik, potensial zeta nanopartikel juga

mempengaruhi efektivitasnya sebagai sistem penghantaran obat. Partikel

bermuatan negatif dapat dengan cepat dibersihkan oleh makrofag. Selain itu sistem

retikuloendotelial, terutama di hati dan limpa, menjadi kendala utama untuk

pentargetan aktif karena kemampuannya untuk mengenali sistem ini,

menghapusnya dari sirkulasi sistemik, dan akibatnya menghindari pengiriman

efektif obat nano ke organ lain (Honary & Zahir, 2013).

Perlekatan antara nanopartikel dengan membran sel juga terpengaruh oleh

muatan permukaan partikel. Nanopartikel dengan muatan permukaan tinggi sangat

terikat pada membran sel dan menunjukkan serapan seluler tinggi, di mana interaksi

elektrostatik antara membran anionik dan nanopartikel kationik memfasilitasi

penyerapan tersebut. Setelah adsorpsi nanopartikel pada membran sel, penyerapan

terjadi melalui beberapa mekanisme yang mungkin seperti pinositosis, endositosis

dan fagositosis. Senyawa kationik juga dapat memiliki efek positif pada permeasi

kulit, dimana komponen penyusun jaringan kulit seperti fosfatidil kolin dan

19


karbohidrat yang ditemukan di sel mamalia mengandung gugus bermuatan negatif

(Honary & Zahir, 2013).

Nanopartikel dengan muatan positif lebih cenderung diserap oleh sel tumor

dan waktu retensi yang lebih lama dibandingkan dengan partikel bermuatan negatif

atau netral karena fosfatidil serin, residu bermuatan negatif, ditranslokasikan ke

permukaan sel kanker dan nanopartikel dengan muatan positif dapat

ditranslokasikan oleh sel-sel tumor baik melalui endositosis, atau interaksi muatan

dan penambatan ligan-reseptor (Honary & Zahir, 2013).

2.7.5 Differential Scanning Calorimetry (DSC)

DSC adalah teknik analisis termal yang paling sering digunakan. Teknik ini

dikembangkan oleh E. S. Watson dan M. J. O'Neill pada tahun 1962 dan

diperkenalkan secara komersial pada 1963 dalam Konferensi Kimia Analitik dan

Spektroskopi Terapan Pittsburgh (O’Neill & Watson, 1966). Sejak saat itu, DSC

banyak digunakan pada berbagai disiplin ilmu.

Analisis DSC digunakan untuk mengukur perubahan entalpi atau perubahan

kapasitas panas dalam sampel sebagai fungsi temperatur atau waktu. Selain itu,

DSC dapat menentukan kapasitas panas (heat capacity), suhu perubahan dari

keadaan kaku ke keadaan elastis (Tg), suhu pembentukan kristal (Tc), suhu

perubahan dari padat menjadi cair (Tm), dan derajat pengkristalan (cristallinity)

(Jumadi & Sari, 2014).

Teknik Differential Scanning Calorimetry (DSC) mengukur jumlah energi

yang diabsorpsi atau dibebaskan oleh sampel saat dipanaskan, didinginkan atau

dipertahankan pada suhu konstan. Energi ini dihubungkan dengan perbedaan aliran

panas antara sampel dengan pembanding. Bahan sampel dan bahan pembanding

ditempatkan dalam wadah terpisah dan temperatur setiap wadah dinaikkan atau

diturunkan dengan kecepatan yang sudah ditetapkan. Ketika sampel mengalami

peristiwa termal (eksotermik atau endotermik), kenaikan atau penurunan panas

dialirkan pada sampel atau pembanding agar keduanya dapat dipertahankan pada

suhu yang sama. Panas yang diberikan kepada sampel atau pembanding per satuan

waktu diberikan kepada suatu pencatat (Riskafuri, 2011).

20


Hasil percobaan DSC adalah kurva fluks panas terhadap suhu atau terhadap

waktu. Selain dapat digunakan untuk mengidentifikasi parameter yang telah

disebutkan sebelumnya, kurva ini juga dapat digunakan untuk menghitung entalpi

transisi. Hal tersebut dapat dilakukan dengan mengintegrasikan puncak sesuai

dengan transisi yang diberikan. Entalpi transisi dapat dinyatakan dengan

menggunakan persamaan berikut:

∆H = KA

di mana ΔH adalah entalpi transisi, K adalah konstanta kalorimetrik, dan A

adalah luas di bawah kurva. Konstanta kalorimetrik akan bervariasi antar

instrumen, dan dapat ditentukan dengan menganalisis sampel yang entalpi

transisinya telah dikenal baik (Erno, 1995).


BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Penelitian II, Laboratorium Kimia

Obat, Laboratorium Farmakologi, Laboratorium Formulasi Sediaan Padat, dan

Laboratorium Kesehatan Lingkungan Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan,

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta, dalam kurun waktu Januari -

Juni 2015.

3.2 Bahan dan Alat

3.2.1 Bahan

Pektin (Grindsted Pectin LA 415, Danisco, Amerika), diltiazem

hidroklorida (Dr. Reddy's, India), zink klorida (Merck, Jerman), natrium klorida

(Merck, Jerman), akuades.

3.2.2 Alat

Neraca analitik (GH-202, AND, Jepang), pengaduk magnetik (Nuova

Strirrer, Thermolyne, Amerika), overhead stirrers (RW 20 Digital, IKA) buret (50

ml, Pyrex), sonicator bath (Bransonic 5510J-MT, Branson Ultrasonic, Amerika)

spektrofotometer inframerah (IRPrestige-21, Shimadzu, Jepang), spektrofotometer

UV-VIS (U-2900, Hitachi, Amerika), particle size analyzer (VASCO-Particle Size

Analyzer, Particulate Systems, Amerika), zeta analyzer (Delsa Nano C, Beckman

Coulter, Amerika), sentrifus (EBA 20, Hettich Zentrifugen, Inggris), vortex

(Wiggen Houser), differential scanning calorimeter (DSC 60, Shimadzu, Jepang),

dan alat gelas.

3.3 Prosedur Kerja

3.3.1 Preparasi Larutan NaCl 0,05 M

Sebanyak 2.922,0 mg NaCl ditimbang secara seksama, kemudian dilarutkan

dengan akuades sehingga volume total mencapai 1000,0 mL

22


3.3.2 Preparasi Nanopartikel Diltizem Hidroklorida

Optimasi jumlah bahan dalam preparasi nanopartikel berdasarkan penelitian

Jonassen, Treves, Kjøniksen, Smistad & Hiorth (2013). Preparasi dilakukan pada

konsentrasi awal pektin 0,0875% dan ZnCl2 0,062%. Perbandingan jumlah pektin

dengan diltiazem hidroklorida adalah 1:1 (b/b) (Adiningsih, 2012). Gelasi

dilakukan pada medium akuades dan NaCl 0,05 M. Perbandingan jumlah larutan

ZnCl2 dan larutan pektin yang akan dicampurkan adalah 1:4 (v/v). Proses gelasi

yang pada umumnya dilakukan di bawah pengaduk magnetik dimodifikasi dengan

ultrasonikasi selama 60 menit

Tabel 3.1 Formula preparasi nanopartikel.

a) Formula 1

Sebanyak 87,5 mg pektin didispersikan dalam 100 mL larutan NaCl 0,05 M

di bawah pengaduk magnetik. Setelah terdispersi sempurna, pengadukan larutan

pektin dilanjutkan dengan overhead stirrers selama 1 jam. Dalam wadah lain, zink

klorida sebanyak 31 mg dilarutkan dalam 50 mL larutan NaCl 0,05 M. Masing-

masing larutan disaring terpisah menggunakan membran penyaring berpori 0,45

µm. Larutan zink klorida dimasukkan ke dalam buret yang ujungnya telah diberi

jarum suntik 23G. Sementara itu 40 mL larutan pektin ditempatkan didalam gelas

beacker 250 mL yang telah diberi pelampung dari bahan sterefoam.

Sebanyak 10 mL larutan ZnCl2 tetes demi tetes ditambahkan ke dalam

larutan pektin di bawah pengaruh ultrasonikasi menggunakan alat sonicator bath.

Kecepatan rata-rata tetesan larutan ZnCl2 0,17 mL/menit. Setelah penambahan

larutan ZnCl2 selesai, campuran didiamkan dalam pengaruh ultrasonikasi selama 1

jam. Selama proses preparasi suhu dijaga 25oC.

b) Formula 2

Sebanyak 87,5 mg diltiazem hidroklorida dan 87,5 mg pektin didispersikan

dalam 100 mL larutan NaCl 0,05 M di bawah pengaduk magnetik. Setelah

Formula Diltiazem

hidroklorida Pektin

Zink

klorida

Medium

pendispersi

1 - √ √ NaCl 0,05 M

2 √ √ √ NaCl 0,05 M

3 √ √ √ Akuades

23


terdispersi sempurna, pengadukan campuran diltiazem hidroklorida-pektin

dilanjutkan dengan overhead stirrers selama 1 jam. Dalam wadah lain, zink klorida

sebanyak 31 mg dilarutkan dalam 50 mL larutan NaCl 0,05 M. Masing-masing

larutan disaring terpisah menggunakan membran penyaring berpori 0,45 µm.

Prosedur selanjutnya sama seperti pada formula 1.

c) Formula 3

Prosedur yang dilakukan pada formula 3 sama dengan formula 2. Perbedaan

dilakukan pada medium pendispersi di mana pada formula 3 diganti menjadi

akuades.

3.3.3 Pengeringan Nanopartikel (Shi & Gunasekaran, 2008)

Sebanyak 13 mL suspensi nanopartikel disentrifugasi pada 6000 rpm selama

15 menit. Kemudian supernatan dan sedimen hasil sentrifugasi dipisahkan.

Supernatan akan digunakan untuk pengukuran persen efisisensi penjerapan

sementara sedimen digunakan untuk analisis spektrum inframerah dan differential

scanning calorimetry.

Sedimen nanopartikel didispersikan kembali dalam akuades dengan alat

vortex. Dispersan disentrifugasi lagi untuk memperoleh kembali sedimen.

Perlakuan tersebut dilakukan dua kali untuk menghilangkan pengotor pada sedimen

nanopartikel. Kemudian sedimen diliofilisasi selama 12 jam untuk mendapatkan

nanopartikel kering dengan menggunakan alat freeze dryer.

3.4 Karakterisasi Nanopartikel

3.4.1 Perubahan Transmitan (%) Suspensi Nanopartikel

Sebanyak 3 mL suspensi nanopartikel diukur persen transmitan dengan

menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 600 nm.

Pengukuran dilakukan secara triplo. Larutan pektin dan campuran pektin-diltiazem

hidroklorida sebelum disambung silang menjadi pembanding. Penurunan

transmitan dihitung sebagai berikut:

RT (%) = TBC−TAC

TBC × 100% (4.1)

Dimana RT dan penurunan transmitan, TBC merupakan transmitan sebelum

sambung silang, dan TAC merupakan transmitan setelah sambung silang.

24


3.4.2 Penetapan Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas (Sharma, Ahuja

& Kaur, 2012 dan Yurika, 2012)

Tiga tetes suspensi nanopartikel ditentukan ukuran dan indeks

polidispersitas partikelnya menggunakan teknik Dynamic Light Scattering (DLS)

dengan alat Particle Size Analyzer (PSA).

3.4.3 Penetapan Potensial Zeta (Jonassen, Treves, Kjøniksen, Smistad &

Hiorth, 2013)

Sebanyak 0,7 mL suspensi nanopartikel ditempatkan ke dalam flow cell lalu

dikarakterisasi sifat elektrokinetiknya pada 25oC menggunakan alat zeta analyzer.

3.4.4 Penetapan Efisiensi Penjerapan (%) Diltiazem Hidroklorida

Pengukuran persen efisiensi penjerapan dilakukan pada formula B dan C

untuk mempelajari pengaruh penambahan NaCl terhadap jumlah obat terjerap

dalam nanopartikel.

3.4.4.1 Pembuatan Spektrum Serapan dan Penentuan Panjang Gelombang

Maksimum Diltiazem

Larutan diltiazem hidroklorida dengan konsentrasi 9 ppm dibuat dalam

larutan NaCl 0,05 M dan akuades, kemudian diukur serapannya pada panjang

gelombang 200-400 nm.

3.4.4.2 Pembuatan Kurva Kalibrasi

Larutan induk standar sebesar 500 ppm, dibuat dengan menimbang secara

seksama diltiazem hidroklorida sebanyak 25 mg, kemudian dilarutkan dalam

larutan NaCl 0,05 M sampai volume total mencapai 50 mL. Dari larutan induk

standar, diambil sebanyak 150, 300, 450, 600, 750 dan 900 µL kemudian

dicukupkan volumenya dengan NaCl 0,05 M sampai 25 ml, sehingga dihasilkan

larutan dengan konsentrasi 3, 6, 9, 12, 15 dan 18 ppm. Masing-masing larutan

diukur serapannya dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang

gelombang maksimum yang diperoleh dari pembuatan spektrum serapan. Setelah

didapat data serapan, maka dicari persamaan regresi liniernya. Pembuatan kurva

kalibrasi juga dilakukan pada pelarut akuades.

25


3.4.4.3 Pengukuran Efisiensi Penjerapan (%) Diltiazem Hidroklorida (Sahu,

Kumar & Jain, 2014)

Jumlah diltiazem hidroklorida bebas dalam supernatan hasil sentrifugasi

dihitung dengan mengukur absorbansinya dalam spektofotometer UV-Vis.

Efisiensi penjerapan nanopartikel dihitung sebagai rasio diltiazem hidroklorida

yang terjerap ke dalam nanopartikel dibandingkan dengan jumlah total diltiazem

klorida yang digunakan dalam pembuatan nanopartikel. Secara matematis persen

efisiensi penjerapan sebagai berikut;

EE(%) = Jumlah obat digunakan− Jumlah obat bebas

Jumlah obat digunakan × 100% (4.2)

Dimana EE (%) adalah efisiensi penjerapan (%).

3.3.6 Analisis Spektrum Inframerah (Shi & Gunasekaran, 2008)

Spektrum inframerah dari nanopartikel kering dilihat pada daerah 4000-400

cm dengan menggunakan spektofotometer FT-IR. Serbuk disiapkan menggunakan

KBr dalam bentuk pellet. Sebagai pembanding, spektrum FT-IR pektin juga

dianalisis.

3.3.7 Analisis Differential Scanning Calorimetry (Hu dkk., 2015)

Sifat termal dari nanopartikel kering dikarakterisasi menggunakan

differential scanning calorimeter (DSC). Tujuh miligram nanopartikel kering

disegel di atas plat aluminium dan dipanaskan dari 20 sampai 400 oC dengan laju

10oC per menit. Udara digunakan sebagai referen. Pektin dan diltiazem hidroklorida

juga dianalisis sifat termalnya sebagai pembanding.


BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Preparasi Nanopartikel

Preparasi nanopartikel dibuat dengan tiga formula, yaitu formula 1, 2 dan 3.

Formula 1 merupakan nanopartikel zink pektinat kosong yang dibuat dalam

medium NaCl 0,05 M. Formula ini dijadikan sebagai acuan (blanko) untuk

mengetahui perubahan karakteristik nanopartikel akibat penambahan diltiazem

hidroklorida. Formula 2 merupakan nanopartikel zink pektinat mengandung

diltiazem hidroklorida yang dibuat dalam medium NaCl 0,05 M. Perbedaan

karakteristik fisik antara formula 1 dan 2 akibat penambahan diltiazem hidroklorida

menjadi parameter yang akan diteliti dalam penelitian ini. Formula 3 merupakan

nanopartikel zink pektinat mengandung diltiazem hidroklorida yang dibuat dalam

medium akuades. Perbandingan karakteristik fisik antara formula 2 dan 3 juga akan

menjadi parameter yang akan diteliti sebagai akibat perbedaan medium preparasi

nanopartikel.

Metode yang digunakan dalam preparasi nanopartikel adalah metode gelasi

ionik. Metode ini dipilih dalam preparasi nanopartikel karena dinilai sebagai

metode yang paling mudah dilakukan. Proses gelasi utamanya terjadi karena

sambung silang antara gugus COO- pektin dengan ion Zn2+. Sambung silang yang

terbentuk ini disebut model egg-box, di mana rantai galakturonat terikat bersama

dengan ion penyambung silang yang berada di antara rantai tersebut, sehingga

diibaratkan seperti telur dalam sebuah kotak telur (Chambina, Dupuis, Champion,

Voilley & Pourcelot, 2006). Interaksi hidrofobik dan ikatan hidrogen yang

diinduksi gugus amida juga berkontribusi pada proses gelasi (Jonassen dkk., 2013)

Terdapat dua fase cair dalam preparasi, di antaranya fase polimer-obat dan

fase penyambung silang. Fase polimer-obat berisi pektin dan diltiazem hidroklorida

sedangkan fase penyambung silang berisi ZnCl2. Kedua fase tersebut dibuat

sedemikian rupa sesuai dengan penelitian Jonassen, Treves, Kjøniksen, Smistad,

dan Hiorth (2013), sehingga setelah pencampuran konsentrasi pektin sebesar 0,07%

dan jumlah ZnCl2 berbanding 15:85 (b/b) terhadap pektin. Sementara itu jumlah

27


diltiazem diadaptasi sesuai dengan penelitian Adiningsih (2012), yaitu setara

dengan jumlah pektin (b/b).

Larutan polimer pada formula 1 serta larutan polimer-obat pada formula 2

dan 3 terlebih dahulu diaduk dengan overhead strirrers selama 1 jam sebelum

dicampurkan dengan larutan penyambung silang. Hal ini dilakukan untuk

memaksimalkan semua komposisi larutan polimer-obat agar terdispersi sempurna.

Selain itu pada formula 2 dan 3, perlakuan ini diharapkan dapat mendorong molekul

diltiazem hidroklorida agar terperangkap dalam kumparan rantai polimer pektin.

Selanjutnya, kedua larutan tersebut disaring secara terpisah menggunakan membran

filter berpori 0,45 µm untuk menghilangkan pengotor dan komponen lain yang

tidak larut.

Proses gelasi dilakukan dengan mencampurkan fase penyambung silang ke

dalam fase polimer-obat tetes demi tetes. Kecepatan tetesan dibuat konstan dengan

harapan distribusi ukuran partikel yang dihasilkan homogen. Biasanya reaksi antara

polimer dan penyambung silang dibantu dengan pengadukan kecepatan tinggi

menggunakan pengaduk magnetik. Akan tetapi, pengadukan tersebut dapat

menimbulkan buih yang berpotensi mengganggu proses gelasi (Iswandana, Anwar

& Jufri, 2013). Pengadukan dengan pengaduk magnetik juga dapat menyebabkan

hasil gelasi menempel pada magnet pengaduk. Berdasarkan pertimbangan tersebut,

reaksi gelasi dilakukan dengan bantuan ultrasonikasi.

Penggunaan ultrasonik pada dasarnya memanfaatkan sifat kuvitasi akustik

gelombang ultrasonik yang dapat merambat melalui medium yang dilewati. Pada

saat gelombang merambat, medium yang dilewati akan mengalami getaran. Getaran

tersebut akan memberikan pengadukan yang intensif terhadap proses gelasi. Suhu

gelasi dijaga 25oC untuk menghindari efek hidrotermal saat sonikasi yang dapat

mengoyak partikel dan mengganggu kristalinitas sehingga memberikan partikel

lebih amorf (Sahroni, Darmawan & Sumarno, 2014).

Setelah proses gelasi, terjadi perubahan larutan dari jernih menjadi transparan

translusen. Perubahan tingkat kejernihan ini menjadi indikator terbentuknya

nanopartikel. Meskipun perubahan kejernihan dapat dilihat, tingkat perubahannya

tidak dapat ditentukan secara kasat mata. Oleh karena dilakukan uji pendahuluan

28


berupa pengukuran penurunan transmitansi (%) untuk menilai perbedaan

kekeruhan yang dihasilkan pada tiap formula.

Gambar 4.1 Hasil preparasi nanopartikel (a) formula 1, (b) formula 2, dan (c)

formula 3.

4.2 Penurunan Transmitansi (%)

Pengukuran penurunan transmitansi (%) dilakukan sebagai pengujian awal

untuk memastikan sistem telah membentuk suspensi nanopartikel. Selain itu,

pengujian ini bertujuan untuk menilai perbedaan tingkat kekeruhan tiap formula.

Pengujian ini memanfaatkan aktivitas pemendaran cahaya oleh partikel akibat efek

Tyndall-Faraday. Transmitan larutan sebelum dan setelah proses sambung silang

ditentukan, serta selisih antara keduanya didefinisikan sebagai penurunan

transmitan. Adanya penurunan transmitan menjadi indikator perubahan fase sistem

dari dispersi molekuler menjadi dispersi partikulat (koloid).

Penurunan transmitansi ditunjukan baik pada formula 1, 2 dan 3. Hal ini

menjadi bukti awal bahwa formula 1, 2 dan 3 telah membentuk sistem nanopartikel.

Tingkat penurunan transmitansi (%) beragam pada tiap formula nanopartikel, di

mana pada formula 1, 2 dan 3 masing-masing 8,60%; 6,53%; dan 9,37%. Besar

penurunan transmitan (%) setara dengan tingkat kekeruhan. Menurut Martin,

Swarbrick dan Cammarata (1983), pada suatu konsentrasi fase terdispersi tertentu,

kekeruhan sebanding dengan berat molekul dan ukuran partikel koloid liofilik.

Sementara itu, pada berat molekul dan ukuran partikel koloid tertentu, kekeruhan

juga sebanding dengan konsentrasi fase terdispersi. Berdasarkan penjelasan

tersebut, nilai penurunan transmitansi formula 1, 2 dan 3 berhubungan dengan

jumlah dan ukuran partikel yang dihasilkan setelah preparasi.

29


Gambar 4.2 Penurunan transmitan (%) suspensi nanopartikel

Besar penurunan transmitansi (%) formula 3 > formula 1 > formula 2.

Formula 3 memiliki penurunan transmitansi paling besar yang dapat memprediksi

kemungkinan ukuran atau jumlah partikel yang dihasilkan lebih besar dibandingkan

formula 1 dan 2, serta seterusnya pada formula 1.

3.3 Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas

Penentuan ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel merupakan faktor

penting dalam preparasi nanopartikel. Ukuran partikel berpengaruh terhadap

pelepasan obat dan kestabilan nanopartikel. Semakin kecil ukuran partikel dapat

memberikan pelepasan obat yang lebih baik. Sementara itu, ukuran partikel yang

semakin kecil biasanya menunjukkan kestabilan yang semakin rendah. Penentuan

ukuran partikel dilakukan secara tidak langsung menggunakan prinsip hamburan

cahaya dinamis dengan alat particle size analyzer (PSA).

Menurut Jonassen (2014), suatu partikel dapat disebut nanopartikel jika

memiliki kisaran ukuran 10-1000 nm. Dari penentuan ukuran partikel dengan PSA

diketahui bahwa semua formula telah memasuki rentang ukuran nanopartikel.

Ukuran partikel yang berbeda ditunjukkan pada tiap formula di mana formula 1

memiliki rentang ukuran partikel terkecil sedangkan formula 3 yang terbesar. Hasil

tersebut disebabkan adanya beberapa parameter preparasi yang berbeda di tiap

formula yang dapat menunjukkan pengaruhnya terhadap ukuran partikel.

9,37

6,53

8,60

4 5 6 7 8 9 10

Penurunan Transmitan (%)

Formula 1 Formula 2 Formula 3

30


Tabel 4.1 Ukuran partikel dan indeks polidispersitas.

Konsentrasi polimer, penyambung silang, obat dan pH medium pendispersi

(Patil, Chavanke, & Wagh, 2012), merupakan parameter umum yang dapat

mempengaruh preparasi nanopartikel dengan metode gelasi ionik. Selain itu,

kekuatan ion pelarut juga dapat mempengaruhi ukuran nanopartikel yang dihasilkan

(Jonassen, Kjøniksen & Hiorth, 2013). Pada tahap pengujian ini, dipelajari

pengaruh penambahan obat dan kekuatan ion pelarut terhadap ukuran nanopartikel.

Formula 2 memiliki ukuran nanopartikel yang lebih besar dibandingan

dengan formula 1. Parameter yang berbeda antara formula 1 dan 2 adalah

keberadaan obat, di mana formula 2 mengandung diltiazem hidroklorida sedangkan

formula 1 tidak. Pada formula 2, keberadaan molekul dilitazem hidroklorida dalam

kumparan rantai polimer pektin mungkin dapat meningkatkan ruang geometri

kumparan rantai polimer sehingga dihasilkan ukuran partikel yang lebih besar

dibanding formula 1.

Gambar 4.3 Grafik ubungan pH terhadap formula.

Penambahan diltiazem hidroklorida juga dapat menurunkan pH formula

akhir. Oleh karena pH diturunkan, ionisasi dari gugus karboksilat pada pektin

ditekan, dan hal ini menyebabkan pengurangan hidrasi gugus asam karboksilat.

Formula Ukuran Partikel (nm) PDI

1 433,82 0,2580

2 502,41 0,0030

3 765,47 0,0070

4.919

4.434

4.676

4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0

pH


31


Sebagai hasil dari pengurangan ionisasi, antarmolekul polisakarida tidak lagi saling

tolak disepanjang rantai polimernya (Sriamornsak, 2003). Penurunan tolakan ini

meningkatkan potensi sambung silang intermolekul yang dapat menyebabkan

peningkatan ukuran partikel. Meskipun perbedaan pH antara formula 1 dan 2 tidak

signifikan, hal ini menunjukkan perubahan sedikit pH masih dapat merubah

karakteristik fisik nanopartikel yang dihasilkan.

Gambar 4.4 Konformasi rantai polimer pektin, (a) dalam akuades sebelum

sambung silang, (b) dalam NaCl 0,05 M sebelum sambung silang,

(c) dalam akuades setelah sambung silang dan (d) dalam NaCl 0,05

M setelah sambung silang. Sumber: Jonassen, Treves, Kjøniksen, Smistad & Hiorth, 2013.

32


Formula 3 memiliki ukuran partikel yang lebih besar dibanding formula 2.

Medium preparasi sistem nanopartikel formula 3 berupa akuades sedangkan

formula 2 berupa NaCl 0,05 M. Polimer pektin yang berada dalam medium air akan

terionisasi, sehingga memiliki konformasi terentang karena tolakan elektrostatik.

Sementara itu, keberadaan garam NaCl 0,05 M pada formula 2 akan menyaring

beberapa tolakan elektrostatik di antara rantai polimer yang mendorong

pengurangan muatan. Kondisi ini menyebabkan berkurangnya konformasi rantai

polimer yang terentang dan lebih banyak kumparan polimer kompak dalam larutan,

serta mencegah pembentukan jaringan polimer (Jonassen, Treves, Kjøniksen,

Smistad, & Hiorth, 2013). Perbedaan konformasi rantai polimer ini menyebabkan

perbedaan ukuran partikel yang dihasilkan formula 2 dan 3.

Pengukuran distribusi ukuran partikel menunjukkan indeks polidispersitas

formula 1 sebesar 0,258, formula 2 sebesar 0,003, dan formula 3 sebesar 0,007.

Formula 2 dan 3 menghasilkan indeks polidispersitas di bawah 0,25 yang

menunjukkan hasil preparasi memberikan distribusi ukuran yang sempit. Formula

1 yang memiliki indeks polidispersitas sedikit diatas 0,25 juga masih dianggap

memiliki distribusi ukuran yang sempir. Hal ini berarti semua hasil preparasi

memiliki homogenitas ukuran partikel yang baik.

Informasi mengenai ukuran partikel dapat melengkapi penjelasan besarnya

penurunan transmitan yang berbeda pada setiap formula. Formula 1 memiliki

ukuran partikel yang lebih kecil namun menghasilkan penurunan transmitansi (%)

lebih besar dibandingkan formula 2. Hal ini disebabkan jumlah nanopartikel yang

dihasilkan pada formula 2 lebih sedikit dibandingkan formula 1. Sementara itu,

formula 3 yang memiliki ukuran partikel paling besar mendukung data yang

menyatakan bahwa penurunan transmitansi (%) pada formula tersebut juga paling

besar.

4.4 Potensial Zeta

Potensial zeta adalah istilah ilmiah untuk potensial elektrokinetik dalam

sistem koloid yang memiliki pengaruh besar pada berbagai sifat dari sistem

penghantaran obat nano (Honary & Zahir, 2013). Potensial zeta mempunyai

aplikasi praktis dalam stabilitas sistem yang mengandung partikel-partikel

33


terdispersi, karena potensial ini mengatur derajat tolak-menolak antara partikel-

partikel terdispersi yang bermuatan sama dan saling berdekatan (Sinko, 2006).

Potensial zeta sistem nanopartikel diukur menggunakan alat zeta analyzer.

Dari hasil pengukuran, potensial zeta formula 1, 2 dan 3 masing-masing sebesar

+80,13 mV,-16,72 mV, dan +76,51 mV. Nanopartikel dengan nilai potensial zeta

lebih dari ±30 mV telah terbukti stabil dalam suspensi sebagai muatan permukaan

yang mencegah agregasi (Mohanraj & Chen, 2006). Dalam hal ini berarti formula

1 dan 3 memiliki sistem nanopartikel yang stabil sedangkan formula 2 tidak.

Gambar 4.5 Hubungan potensial zeta terhadap formula

Formula 1 dan 3 memiliki potensial zeta bernilai positif. Nilai positif atau

negatif potensial zeta dipengaruhi oleh muatan permukaan partikel dari pektin yang

mengandung gugus fungsional yang dapat terionisasi (Doymus, 2007). Dalam

penelitian ini, pektin yang digunakan memiliki gugus fungsional COOH yang

ketika terioniasi bermuatan negatif, serta gugus NH2 yang ketika terionisasi

bermuatan positif. Semua sistem nanopartikel yang dibuat memiliki pH rendah

berkisar 4 yang menyebabkan ionisasi gugus karboksil pektin ditekan

(Sriamornsak, 2003) sedangkan gugus amida ditingkatkan sesuai kaidah pH-partisi.

Selain itu, gugus bermuatan negatif juga mengalami netralisasi oleh ion Zn2+

melalui proses sambung silang. Oleh karena jumlah muatan negatif lebih sedikit,

resultan muatan permukaan partikel menjadi positif sehingga menyebabkan

potensial zeta nanopartikel bernilai positif.

80.13

-16.72

76.51

-40

-20

0

20

40

60

80

100

Pote

nsi

al Z

eta

(mV

)


34


Gambar 4.6 Gugus fungsional pektin. (Sumber: Kral dkk., 2011)

Berbeda dengan formula 1 dan 3, nanopartikel formula 2 memiliki potensial

zeta bernilai negatif. Hal ini mungkin disebabkan karena pengaruh kekuatan ion

pelarut pada potensial zeta sistem nanopartikel. Kekuatan ion pelarut formula 2

meningkat dengan penambahan NaCl dan diltiazem hidroklorida. Hal ini

berpengaruh pada potensial zeta sebagai akibat dari berubahnya komposisi dan

jumlah kation dan anion dalam sistem nanopartikel. NaCl akan menyumbangkan

ion Na+ dan Cl-, sedangkan diltiazem akan menyumbangkan ion Cl-.

Pengaruh ion terhadap potensial zeta berhubungan dengan Hukum Schultze-

Hardy yang menyatakan muatan-muatan yang berlawanan dapat menghasilkan

netralisasi muatan permukaan koloid sehingga mengakibatkan potensial zeta

menuju nol (Sukardjo, 1997). Pengaruh ion terhadap potensial zeta suatu partikel

hidrofilik tergambar dalam suatu deret Hofmeister, di mana untuk anion CO32- >

SO42- > HPO4

2- > OH- > F- > HCOO- > CH3COO- > Cl- > Br- > NO3- > ClO3- > I- >

ClO4-> SCN-, dan untuk kation Ca2+ > Mg2+ > Li+ > Na+ >K+ > Rb+ > Cs+> NH4+

(Salgin, Salgin & Bahadir, 2012). Berdasarkan deret Hofmeister, ion Na+ dan Cl-

diprediksi memiliki pengaruh yang moderat terhadap perubahan potensial zeta,

sedangkan ion Zn2+ tidak dapat diprediksi dengan deret Hofmeister.

Secara umum, nilai potensial zeta setiap formula merupakan resultan dari

aktivitas kation dan anion yang terdapat dalam sistem nanopartikel. Pada formula 2

yang memiliki nilai negatif, terjadi adsorbsi ion-ion negatif pada permukaan

partikel yang semula bermuatan positif, menghasilkan perubahan nilai potensial

zeta mendekati nol. Oleh karena adsorpsi ini tidak spesifik memungkinkan muatan

35


yang berlebih dapat diserap dibandingkan dengan kebutuhan untuk menetralkan

muatan permukaan. Hal ini dapat menyebabkan perubahan potensial zeta

nanopartikel dari positif ke negatif. Penurunan nilai potensial zeta oleh anion

berkorelasi dengan data yang menunjukkan bahwa estimasi ion Cl- pada formula 2

lebih banyak dibandingkan formula 1 dan 3.

Tabel 4.2 Estimasi jumlah ion dalam 50 mL suspensi nanopartikel

Aktivitas penurunan potensial zeta oleh anion diperkuat dengan menurunnya

pH sistem nanopartikel. Semakin asam pH medium, maka jumlah gugus basa (NH2)

yang terionisasi akan semakin banyak (Sinko, 2006). Peningkatan gugus basa yang

terionisasi meningkatkan muatan positif permukaan partikel, sehingga

meningkatkan kecendurungan ion dengan muatan berlawanan untuk diserap.

Aktivitas penurunan potensial zeta oleh anion pada formula 2 paling besar karena

pH sistem pelarutnya paling kecil dibanding formula lain.

4.5 Efisiensi Penjerapan (%) Diltiazem Hidroklorida

Pengujian efisiensi penjerapan (%) dilakukan untuk mengetahui jumlah

diltiazem hidroklorida yang terjerap dalam matriks nanopartikel. Selain itu,

evaluasi ini juga bertujuan untuk mengetahui pengaruh perbedaan medium

preparasi nanopartikel terhadap efisiensi penjerapan (%) diltiazem hidroklorida.

Pengujian dilakukan pada formula 2 dengan medium preparasi NaCl 0,05 M dan

formula 3 dengan medium preparasi akuades.

Efisiensi penjerapan (%) dari nanopartikel ditentukan secara tidak langsung

melalui pemisahan nanopartikel dengan sentrifugasi 6000 rpm selama 15 menit dari

medium yang mengandung diltiazem hidroklorida bebas. Selanjutnya jumlah

diltiazem hidroklorida bebas pada supernatant dihitung dengan spektofotometri

pada panjang gelombang 236 nm. Efisiensi penjerapan nanopartikel dihitung

sebagai rasio jumlah diltiazem terjerap terhadap jumlah diltiazem hidroklorida yang

ditambahkan ketika preparasi (Sharma, Ahuja & Kaur, 2012). Jumlah diltiazem

Formula Jumlah Ion (mEq)

Na+ Zn2+ Cl-

1 2,5 0,049 2,5910

2 2,5 0,049 2,6686

3 0 0,049 0,1686

36


hidroklorida yang terjerap sendiri merupakan selisih dari jumlah diltiazem

hidroklorida yang ditambahkan ketika preparasi dengan jumlah diltiazem

hidroklorida bebas.

Sistem nanopartikel yang sukses memiliki penjerapan obat yang tinggi

sehingga dapat menurunkan jumlah komponen matriks saat pemberian (Mohanraj

& Chen, 2006). Penjerapan dapat dikatakan tinggi jika efisiensinya mendekati

100%. Dari hasil pengujian, diketahui efisiensi penjerapan diltiazem hidroklorida

pada formula 2 dan formula 3 masih rendah, di mana masing-masing hanya sebesar

64,13% dan 64,29%.

Gambar 4.6 Hubungan efisiensi penjerapan terhadap formula

Efisiensi penjerapan (%) yang rendah juga mungkin disebabkan oleh

rendahnya konsentrasi obat. Semakin rendah konsentrasi obat, maka kemungkinan

terjadinya interaksi obat dan polimer semakin kecil sehingga peristiwa penjerapan

molekul obat dalam rantai polimer juga sedikit. Namun demikian, jumlah diltiazem

hidroklorida yang ditambahkan harus setara dengan jumlah pektin. Jika diltiazem

hidroklorida ditingkatkan maka jumlah pektin juga harus ditingkatkan. Sementara

itu, untuk menjaga partikel yang dihasilkan masih dalam rentang ukuran nano,

maka pektin harus dijaga pada konsentrasi 0,07% (Jonassen dkk., 2013).

Di samping itu, persen efisiensi penjerapan yang rendah pada penelitian ini

diakibatkan karena tidak adanya pengaturan tingkat keasaman (pH) pada saat

pembentukkan nanopartikel dilakukan, sehingga tingkat disosiasi antara molekul

obat, polimer, dan bahan penyambung silang yang digunakan tidak diatur. Hal ini

64.09 64.32

0

10

20

30

40

50

60

70

Efi

sien

si p

enje

rapan

(%

)

Formula 2 Formula 3

37


akan berdampak pada pembentukan gugus ionik antara obat, polimer, dan bahan

penyambung silang yang memungkinkan terjadinya ikatan menjadi sedikit,

sehingga efisiensi penjerapan menjadi rendah (Iswandana, Anwar & Jufri, 2013).

Efisiensi penjerapan (%) formula 2 dan 3 menghasilkan nilai yang hampir

sama. Hasil yang setara ini menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan pada jumlah

obat yang terjerap dalam nanopartikel yang dipreparasi dalam medium NaCl 0,05

M maupun dalam akuades.

4.6 Spektrum Inframerah

Spektrum inframerah memberikan informasi mengenai kelompok gugus

fungsi serta struktur dari nanopartikel yang dihasilkan. Analisis spektrum

inframerah dilakukan terhadap serbuk nanopartikel zink pektinat dan pektin sebagai

pembanding untuk mengetahui perubahan yang terjadi pada pektin sebelum dan

sesudah dibuat nanopartikel. Serbuk nanopartikel dan pektin dianalisis pada

bilangan gelombang 4000-400 cm-1.

Tabel 4.3 Daftar ikatan dan bilangan gelombang spektrum inframerah

No Ikatan Bilangan Gelombang (cm-1)

Pektin Formula 1 Formula 2 Formula 3

1 Zn-O - 472,73 488,41 489,89

2

C-O regang, dalam

RCO-OH atau

RCOOR'

1010,95 1017,50 1014,84 1018,10

3 C-O regang, dalam

ROR' 1149,91 1095,51 1147,41 1149,67

4 C-H tekuk 1424,58 1412,64 1416,65 1418,85

5 NH2 out of plane,

dalam RCONH2 1597,16 1617,59 1619,24 1624,95

6

C=O regang dalam

RCO-OH atau

RCOOR'

1727,40 1733,16 1740,78 1740,86

7 C-H regang 2935,66 2924,61 2937,80 2943,51

8 O-H 3412,54 3437,64 3408,74 3427,68

Hasil analisis spektrum inframerah ditunjukkan pada table 4.3 dan lampiran

18. Spektrum inframerah memberikan pita serapan lebar pada bilangan gelombang

3500-3000 cm-1 yang berhubungan dengan vibrasi ulur ikatan O-H. Pita serapan

pada bilangan gelombang 3000-2850 cm-1 merupakan vibrasi ulur ikatan C-H dari

38


gugus CH2. Ikatan C=O kelompok metil ester dan asam karboksilat memberikan

pita serapan pada bilangan gelombang yang sama sekitar 1740 cm-1 (Assifaoui,

Loupiac, Chambin & Chayot, 2010). Amida dalam RCONH2 memberikan serapan

pada bilangan gelombang 1640-1600 cm-1. Vibrasi tekuk ikatan C-H memberikan

pita serapan pada bilangan gelombang sekitar 1450 dan 1375 cm-1 (Pavia,

Lampman, Kriz & Vyvyan, 2008). Pita serapan pada bilangan gelombang 1150-

1070 cm-1 merupakan vibrasi regang ikatan C-O kelompok eter. Vibrasi regang

ikatan C-O dari kelompok asam karboksilat dan metil ester juga menunjukan

serapan pada bilangan gelombang sama sekitar 1320-1000 cm-1.

Gambar 4.7 Perbandingan spektrum inframerah nanopartikel kering dan pektin

Menurul Wise (2000), sambung silang dapat mengubah karakteristik pita

serapan pada bilangan gelombang kelompok yang berhubungan dengan proses

sambung silang. Perubahan tersebut dapat berupa pergeseran bilangan gelombang,

perubahan intensitas, perubahan area puncak, hilang atau muncul pita serapan baru.

Bilangan gelombang 3500-3000 cm-1 berhubungan dengan ikatan O-H baik yang

terikat pada cincin gula maupun pada karboksil bebas. Ikatan O-H pada kelompok

karboksil berhubungan dengan proses sambung silang di mana ikatan tersebut

menjadi target dari ion Zn2+. Pada pita serapan ini terjadi perubahan karakteristik

berupa perubahan ketinggian puncak, di mana pektin memiliki ketinggian puncak

sebesar 12,14% sedangkan peningkatan terjadi pada nanopartikel zink pektinat

formula 1, 2 dan 3 dengan ketinggian masing-masing sebesar 35,30%, 18,97% dan

40

60

80

100

120

140

40080012001600200024002800320036004000

Tra

nsm

itan

(%

)

Bilangan Gelombang (cm-1)


39


38,00%. Perubahan ketinggian puncak berhubungan dengan interaksi gugus O-H

dengan kation Zn2+

Assifaoui, Loupiac, Chambin & Chayot (2010) mengamati pola spektrum

inframerah film zink dan kalsium pektinat. Mereka menemukan pergeseran

bilangan gelombang ke arah bilangan gelombang lebih besar serta peningkatan area

serapan kelompok karboksilat dan amida pada film zink pektinat. Pergeseran

bilangan gelombang dan peningkatan area serapan diartikan sebagai hasil interaksi

antara ion penyambung silang dengan gugus karboksilat dan amida.

Pergeseran bilangan gelombang yang serupa terjadi pada penelitian ini, di

mana pektin memiliki serapan kelompok karboksilat (C=O) pada bilangan

gelombang 1727,40 cm-1, sementara nanopartikel zink pektinat formula 1, 2 dan 3

bergeser kearah bilangan gelombang lebih besar, masing-masing 1733,12 cm-1,

1740,83 cm-1 dan 1741,80 cm-1. Pita serapan amida (NH2) juga mengalami

pergeseran kearah bilangan gelombang lebih besar, di mana pada pektin 1596,13

cm-1 sementara pada nanopartikel zink pektinat formula 1, 2, dan 3 masing-masing

1617,59 cm-1, 1619,24 cm-1 dan 1624,95 cm-1.

Peningkatan area serapan juga ditemui pada kedua pita serapan tersebut. Hal

ini ditunjukkan secara tidak langsung dengan peningkatan ketinggian puncak pada

lebar serapan yang hampir sama. Ketinggian puncak serapan karboksilat (C=O)

pektin sebesar 1,17%, sementara nanopartikel zink pektinat formula 1, 2 dan 3

masing-masing 2,02%, 3,27% dan 8,15%. Pada ketinggian puncak serapan amida,

pektin memiliki ketinggian puncak sebesar 2,32%, sementara pada nanopartikel

zink pektinat formula 1, 2 dan 3 masing-masing sebesar 13,74%, 12,86% dan

20,69%.

Puncak serapan yang jelas pada sekitar 480 cm-1 dapat ditemukan pada

spektrum inframerah nanopartikel zink pektinat formula 1, 2 dan 3, namun tidak

ditunjukkan pada pektin. Pita serapan pada bilangan gelombang tersebut

merupakan serapan khas yang berasal dari vibrasi ulur ikatan Zn-O (Shi &

Gunasekaran, 2008). Tidak adanya puncak serapan tersebut pada pektin murni

disebabkan karena pektin tidak melalui proses sambung silang, di mana pada proses

tersebut, atom Zn akan menggantikan atom H untuk berikatan secara ionik dengan

gugus karboksilat membentuk ikatan Zn-O.

40


4.7 Analisis Differential Scanning Calorimetry (DSC)

Untuk mengetahui sifat termal dari nanopartikel, dilakukan analisis

menggunakan teknik differential scanning calorimetry (DSC). Analisis ini

dilakukan pada nanopartikel kering ketiga formula serta pektin dan diltiazem

hidroklorida sebagai standar. Dari hasil pengujian dapat diketahui adanya transisi

gelas, suhu lebur dan perubahan entalpi dari suatu sampel.

Gambar 4.7 Perbandingan termogram nanopartikel kering dan pektin

Hasil analisis DSC diltiazem hidroklorida dapat dilihat pada lampiran 19.

Termogram diltiazem hidroklorida menunjukkan puncak endotermik tajam yang

dimulai pada temperatur sekitar 213oC. Puncak tersebut berhubungan dengan

pelelehan kristal diltiazem hidroklorida murni. Pada temperatur sekitar 213oC,

diltiazem menyerap kalori sebesar 71,86 J/g yang menyebabkan molekulnya

bergerak lebih intensif sehingga terjadi pelelehan.

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Temp [C]

Peak 151.35 CHeat -41.39 J/g

Tg 33.20 C

Peak 120.06 CHeat -1.13 J/g

Tg 64.66 C

Tg 84.15 C

Tg 32.51 C


Tg 79.14 C

Tg 37.38 C


Tg 78.58 C

Tg 33.05 C

Peak 120.15 CHeat -3.09 J/gTg 88.59 C


41


Pada termogram pektin, menunjukkan adanya tiga temperatur transisi gelas

(Tg) yaitu 33,20 oC, 64,66 oC, dan 84,15oC. Temperatur transisi gelas tidak muncul

sebagai puncak yang jelas namun sebagai perluasan anomali dari baseline pada

kurva DSC. Temperatur transisi gelas (Tg) merupakan salah satu sifat fisik penting

dari polimer di mana pada saat temperatur luar mendekati temperatur transisi

gelasnya maka suatu polimer mengalami perubahan dari keadaan yang keras kaku

menjadi lunak seperti karet (Karelson dkk., 1997). Selain itu, termogram pektin

menunjukkan dua puncak endotermik pada suhu 120,06oC dengan entalpi

penyerapan 1,13 J/g dan suhu 151,35oC dengan entalpi penyerapan 41,39 J/g.

Berbeda dengan pektin, termogram formula 1, 2 dan 3 hanya menunjukkan

dua temperature transisi gelas (Tg) yaitu pada temperatur berkisar 30oC dan 80oC,

serta satu puncak endotermik pada temperatur berkisar 120oC dengan entalpi

penyerapan yang beragam. Lai, Sung & Chien (2000) menyebut Tg pada temperatur

sekitar 30oC dengan istilah sub Tg sedangkan pada temperatur yang lebih tinggi

disebut Tg. Nilai sub Tg dapat berhubungan dengan kandungan lembab dari sampel

yang dianalisis (Lai, Sung & Chien, 2000), di mana penurunan nilai tersebut

berhubungan dengan peningkatan aktivitas air pada sampel. Air memiliki efek

plastisasi pada temperatur transisi gelas di mana hal ini dapat menyebabkan

peningkatan volume bebas dan interaksi inter-rantai polimer selama penyimpanan

(Roos & Karel 1990). Hampir semua nilai sub Tg formula dan pektin tidak memiliki

perbedaan yang signifikan. Hal ini menunjukkan kandungan lembab yang hampir

sama, kecuali pada formula 2 dengan sub Tg lebih tinggi (37,38oC) yang

menunjukkan kandungan lembabnya lebih rendah.

Pektin dan nanopartikel zink pektinat semua formula memiliki jumlah dan

titik Tg yang berbeda. Perbedaan Tg ini disebabkan oleh berbagai faktor yang

meliputi panjang molekul polimer, berat molekul polimer, efek elektrostatik seperti

polarisabilitas, momen dwi kutub, stereokimia dan stereoregularitas rantai polimer

maupun interaksi intermolekuler dari polimer melalui ikatan hidrogen dan gaya

London (Steven, 1975). Efek sambung silang selalu dikaitkan dengan perubahan

sifat mekanik polimer akibat perubahan beberapa parameter di atas yang pada

akhirnya menyebabkan peningkatan Tg. Efek ini dapat dilihat dari peningkatan Tg


42


nanopartikel semua formula yang nilainya selalu berada di antara atau lebih besar

dari dua nilai Tg pektin.

Sampel pektin dan nanopartikel formula 1, 2 dan 3 memberikan titik leleh

endotermik sekitar 120oC. Tidak ada perubahan signifikan pada titik leleh pektin

dengan nanopartikel sambung silang. Namun demikian, terjadi peningkatan

ketinggian puncak pada pektin setelah proses sambung silang seperti yang telah

diteliti Shaikh dkk. (2012). Mereka menghubungkan ketinggian puncak dengan

derajat sambung silang, di mana nilai ketinggian yang lebih tinggi memiliki derajat

sambung silang lebih besar.

Formula 2 memiliki ketinggian puncak yang lebih rendah dari formula 1.

Hal ini berarti penambahan diltiazem hidroklorida dapat menurunkan derajat

sambung silang Zn terhadap pektin. Selain itu, formula 2 juga memiliki ketinggian

puncak yang lebih rendah dari formula 3, yang berarti penambahan NaCl juga dapat

menurunkan derajat sambung silang Zn terhadap pektin. Hal ini karena ion

monovalen seperti natrium juga dapat bereaksi dengan gugus karboksil bebas

(Sriamornsak, 2003) sehingga dapat mengurangi reaksi sambung silang.

Iijima, Nakamura, Hatakeyama dan Hatakeyama (2000), menguji transisi

fase pektin dengan DSC pada temperatur -150 sampai 180oC. Mereka menemukan

puncak endotermik pada sekitar 150oC dan menjelaskan hal tersebut sebagai fase

transisi dari struktur kristal ke amorf. Pada penelitian ini, termogram nanopartikel

zink pektinat formula 1, 2 dan 3 tidak memberikan puncak serupa seperti pada

pektin. Hal ini menunjukkan bahwa pektin memiliki sebagian struktur kristal

sedangkan nanopartikel sepenuhnya berstruktur amorf.


BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Penambahan diltiazem hidroklorida ke dalam nanopartikel dapat menyebabkan

peningkatan ukuran partikel, penurunan potensial zeta dan derajat sambung

silang.

2. Keberadaan natrium klorida selama preparasi menyebabkan penurunan ukuran

partikel, potensial zeta dan derajat sambung silang.

3. Tidak ditemukan pengaruh natrium klorida pada efisiensi penjerapan

nanopartikel.

5.2 Saran

1. Perlu diteliti lebih lanjut mengenai pengaruh pH terhadap karakteristik fisik

nanopartikel.

2. Perlu dicari metode preparasi lain yang dapat meningkatkan efisiensi

penjerapan nanopartikel terhadap diltiazem hidroklorida.


DAFTAR PUSTAKA

Adiningsih, U. T. 2012. Preparasi dan Karakterisasi Beads Zink Pektinat

Mengandung Pentoksifilin Dengan Metode Gelasi Ionik. Skripsi Sarjana

Farmasi: FMIPA UI.

Malvern Instruments Worldwide. 2012. A Basic Guide to Particle Characterization.

Malvern.

Assifaoui, A.; Loupiac, C.; Chambin O.; Cayot, P. 2010. Structure of calcium and

Zinc Pectinate Films Investigated by FTIR Spectroscopy. Carbo. Re. 345,

929–933.

Balmayor, E., Azevedo, H., & Reis, R. 2011. Controlled Delivery Systems: From

Pharmaceuticals to Cells and Genes. Pharm. Res. 28(6): 1241-1258.

Bhatia, M.S., Rameswhar, D., Praffula, C., & Bhatia, N.M. 2008. Chemical

Modification of Pectins, Characterization and Evaluation for Drug Delivery.

Department of Pharmaceutical Chemistry, Bharati Vidyapeeth College of

Pharmacy, 775-784.

Bamrungsap, S., Zhao, Z., Chen, T., Wang L., Li, C., Fu, T., & Tan, W. 2012.

Nanotechnology in Therapeutics: a Focus on Nanoparticles as a Drug

Delivery System. Nanomedicine, 7(8).

Basu, S.; Shivhare, U. S.; Muley, S. 2011. Moisture Adsorption Isotherms and Glass

Transition Temperature of Pectin. J. Food Sci. Technol.

Chakraborty, S.; Nayak, P.; Krishna, B. M.; Kandai, M.; Ghosh, A. K. 2012.

Preparation and Preclinical Evaluation of Aceclofenac Loaded Pectinate

Mucoadhesive Microspheres. Drugs and Therapy Studies, Volume 2:e8.

Chambin, O., Dupuis, G., Champion, D., Voilley, A., & Pourcelot, Y. 2006. Colon-

Specific Drug Delivery: Influence of Solution Reticulation Properties Upon

Pectin Beads Performance. Inter. J. of Pharm., 321, 86-93.

45


Cho, E. J., Holback, H., Liu, K. C., Abouelmagd, S. A., Park, J., & Yeo, Y. 2013.

Nanoparticle Characterization: State of the Art, Challenges, and Emerging

Technologies. Mol. Pharmaceutics.

Das, S., Ng K. Y, & Ho, C. P. 2010. Formulation and Optimization of Zinc-

pectinate Beads For the Controlled Delivery of Resveratrol. AAPS Pharm.

Sci. Tech., Vol. II, No. 2.

De Jong, W. H., & Borm P.J. 2008. Drug Delivery and Nanoparticles: Applications

and Hazards. Int. J. Nanomedicine, 3:133–49.

Departemen Kesehatan RI. 1995. Farmakope Indonesia Edisi IV. Jakarta:

Departemen Kesehatan RI.

Dhalleine, C.; Assifaoui, A.; Moulari, B.; Pellequer, Y.; Cayot, P.; Lamprecht, A.;

Chambin, O. 2011. Zinc-pectinate Beads as an In vivo Self-assembling

System for Pulsatile Drug Delivery. Int. J. of Pharmaceutics, 414, 28-34.

Ding, H-M., & Ma, Y-Q. 2013. Controlling Cellular Uptake of Nanoparticles with

pH-Sensitive Polymers. Sci. Rep., 3: 2804.

Doshi, N., & Mitragotri, S. 2009. Designer Biomaterials for Nanomedicine. Adv.

Funct. Mater. 19, 3843–3854.

Doymus, Kemal. 2007. The Effect of Ionic Electrolytes and pH on the Zeta

Potential of Fine Coal Particles. Turk. J. Chem., 31, 589 – 597.

Fitria, V. 2013. Karaktedsasi Pektin Hasil Ekstraksi dari Limbah Kulit Pisaug

Kepok {Musa balbisiana ABB). Skripsi Program Studi Farmasi, Fakultas

Kedokteran dan Ilmu Kesehatan, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Fröhlich, E., & Roblegg E. 2012. Models For Oral Uptake of Nanoparticles in

Consumer Products. Toxicology 291(1–3): 10-17.

Gormer, B. 2007. Hypertension – Pharmacological Management. Hospital

Pharmacist, vol.14.

Gupta, S., & Kumar P. 2012. Drug Delivery Using Nanocarriers: Indian

Perspective. Proc. Natl. Acad. Sci., India, Sect. B. Biol. Sci.

Haryono, A., Restu, W. K., & Harmami, S. B. 2012. Preparasi dan Karakterisasi

Nanopartikel Aluminium Fosfat. Indonesian J. of Mat. Sci.: Vol. 14, No. 1.

46


Honary, S.; & Zahir, F. 2013. Effect of Zeta Potential on the Properties of Nano-

Drug Delivery Systems - A Review (Part 1). Trop. J. of Pharmaceutical

Research April 12 (2): 255-264.

Iijima, M.; Nakamura, K.; Hatakeyama, T.; & Hatakeyama, H. 2000. Phase

Transition of Pectin with Sorbed Water. Carbohydrate Polymers, 41, 101–

106.

Ismail, N. S. M.; Ramli, N.; Hani, N. M.; Meon, Z. 2012. Extraction and

Characterization of Pectin from Dragon Fruit (Hylocereus polyrhizus)

using Various Extraction Condition. Sains Malaysiana. UKM: Malaysia.

Iswandana, R., Anwar, E., & Jufri, M. 2013. Formulasi Nanopartikel Verapamil

Hidroklorida dari Kitosan dan Natrium Tripolifosfat dengan Metode Gelasi

Ionik. Jurnal Farmasi Indonesia Vol. 6 No. 4 Juli 2013.

Jonassen, H. 2014. Polysaccharide Based Nanoparticles for Drug Delivery

Applications. Thesis School of Pharmacy, Faculty of Matematics and Natural

Sciences, University of Oslo.

Jonassen, H.; Treves, A.; Kjøniksen A-L.; Smistad, G.; & Hiorth, M. 2013.

Preparation of Ionically Cross-Linked Pectin Nanoparticles in the Presence

of Chlorides of Divalent and Monovalent Cations. Biomacromolecules 2013,

14, 3523−3531.

Jumadi, S.; Sari, A. A. 2014. Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Biodegradable

dari Campuran Onggok Singkong-Poli Asam Laktat Menggunakan Metode

Solution Casting. Program Studi Kimia, FMIPA Universitas Lampung.

Karelson, M.; Katritzky, A.L.; Lobanov, V. &Sild, S. 1997. Quantitative Structure-

Property Relationship (QSPR) Correlation of Glass Transition Temperature

of High Molecular Weight Polymers, J. Chem. Inform. Comp. Sci., 98, 300-

304.

Kharia, A. A., Singhai, A. K., & Verma, R. 2012. Formulation and Evaluation of

Polymeric Nanoparticles of an Antiviral Drug for Gastroretention. Int. J. of

Pharmaceutical Sci. and Nanotechnology, Vol. 4, Issue 4.

Kohane D. S. 2007. Microparticles and Nanoparticles for Drug Delivery.

Biotechnol Bioeng., 96(2): 203-209.

47


Kumari, A., Yadav, S. K., & Yadav, S. C. 2010. Biodegradable Polymeric

Nanoparticles Based Drug Delivery Systems. Colloids Surf. B. Biointerfaces

75:1–18.

Lai Y-C.; Sung P-H.; & Chien, J. T. 2000. Evaluation of Compatibility of Rice

Starch and Pectins by Glass Transition and Sub-Tg Endotherms and the Effect

of Compatibility on Gel Viscosity and Water Loss. Cereal Chem. 77(5):544–

550.

Lobatto, M.; Fuster, V,; Fayad, Z.; & Mulder, W. 2011. Perspectives and

Opportunities for Nanomedicine in the Management of Atherosclerosis. Nat.

Rev. Drug Discov. 10 (11), 835–852.

Mahale, A. M.; Sreenivas, S. A. 2013. Development and Characterization of

Diltiazem Hydrochloride Microspheres. J. of Pharm. Bio. and Chem. Sci.,

4(2) 567-575.

Merisko-Liversidge, E. M.; & Liversidge, G. G. 2008. Drug Nanoparticles:

Formulating Poorly Water-Soluble Compounds. Toxicol. Pathol. 36(1): 43-

48.

Mohanraj, V.J.; & Chen, Y. 2006. Nanoparticle – A Review. Tropical J. of

Pharmaceutical Research. 5 (1), 561 – 573

Morris, G. A., Kok, M. S., Harding, S. E., & Adams G. G. 2010. Polysaccharide

Drug Delivery Systems Based on Pectin and Chitosan. Biotech. and Genetic

Engin. Rev., Vol. 27, 257-284.

Nidhin, M., Indumathy, R., Sreeram, K.J., & Nair, B., U. 2008. Synthesis of Iron

Oxide Nanoparticles of Narrow Size Distribution on Polysaccharide

Templates. Buletin. Mat. Sci. 31 (1), 93-96.

Ovodov, Y. S. 2009. Current Views on Pectin Substances. Russian J. of Bioorganic

Chem., Vol. 35, No. 3, 269–284.

O'Neill M. J., & Watson E. S. 1966. Differential Microcalorimeter. Perkin Elmer

Corp.

Patil, P., Chavanke, D., & Wagh, M. 2012. A Review on Ionotropic Gelation

Method: Novel Approach for Controlled Gastroretentive Gelispheres. Int. J.

of Pharm. and Pharmaceutical Sci.. Vol. 4, Suppl. 4, 2012. ISSN- 0975-1491.

48


Pavia, D. L.; Lampman, G, M.; Kriz G. S.; Vyvyan, J. R. 2008. Introduction to

Spectroscopy Fourth Edition. USA: Brooks/Cole Cengage Learning.

Petros, R. A., & DeSimone J. M. 2010. Strategies in the Design of Nanoparticles

for Therapeutic Applications. Nat. Rev. Drug Discov. 2010; 9(8): 615-627.

Plapied, L., Duhem, N., des Rieux, A., & Préat, V. 2011. Fate of Polymeric

Nanocarriers for Oral Drug Delivery. Curr. Opin. Colloid Interface Sci.

16(3): 228-237.

Pungor, E. 1995. A Practical Guide to Instrumental Analysis. Florida: Boca Raton.

pp. 181–191.

Racovita, Ş., Vasiliu, S., Popa, M., & Luca, C. 2009. Polysaccharides based on

Micro-and Nanoparticles Obtained by Ionic Gelation and Their Application

as Drug Delivery Systems. Revue Roumaine de Chimie, 54(9); 709–718

Riskafuri, H. 2011. Pengaruh Mikronisasi Vibrating Mill terhadap Kecepatan

Disolusi Tablet Gliklazid. Skripsi Sarjana Farmasi: FMIPA UI.

Roos, Y.; Karel, M. 1990. Differential Scanning Calorimetry Study of Phase

Transitions Affecting the Quality of Dehydrated Materials. Biotech Prog

6:159–163.

Rowe, R. C., Sheskey, P. J., Quinn, M. E., 2009. Handbook of Pharmaceutical

Excipient, Sixt Edition. London: Pharmaceutical Press.

Rubina, P. S.; Viness, P.; Choonara, Y. E.; Du Toit, L. C.; Ndesendo V. M. K.;

Kumar, P.; Khan, R. A. 2012. The Application of a Crosslinked Pectin-based

Wafer Matrix for Gradual Buccal Drug Delivery. Society for Biomaterials.

Sahu, A. K., Kumar, T., & Jain, V. 2014. Formulation Optimization of

Erythromycin Solid Lipid Nanocarrier Using Response Surface

Methodology. BioMed Res. I., Vol. 2014.

Sahroni, H.; Darmawan, Z.; & Sumarno. Pengaruh pre-treatment Sonikasi dan

Suhu Proses Hidrothermal terhadap Degradasi Selulosa dalam Larutan

Berionik. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember (ITS).

Salgın, S.; Salgın, U.; & Bahadır, S. 2012. Zeta Potentials and Isoelectric Points of

Biomolecules: The Effects of Ion Types and Ionic Strengths. Int. J.

Electrochem. Sci., 7, 12404 – 12414.

49


Sande, S. A. 2005. Expert Opinion. Drug Delivery 2005, 2, 441−450.

Shabrina, N. 2011. Nanopartikel Emas Termodifikasi Kitosan sebagai Pendeteksi

Ion Logam Berat. Skripsi Departemen Kimia FMIPA UI. Depok.

Shaikh, R. P.; Pillay, V.; Choonara, Y. E.; Du Toit, L. C.; Ndesendo, V. M. K.

Kumar, P.; Khan, R. A. 2012. The Application of a Crosslinked Pectin-based

Wafer Matrix for Gradual Buccal Drug Delivery. J. Biomed. Mater. Res. Part

B: 100B: 1029–1043.

Sharma, R.; Ahuja, M.; Kaur, H.; 2012. Thiolated Pectin Nanoparticles:

Preparation, Characterization and Ex-vivo Corneal Permeation Study.

Carbohydrate Polymers Vol. 87, (2) : 1606–1610.

Shi, L.; & Gunasekaran, S. 2008. Preparation of Pectin–ZnO Nanocomposite.

Nanoscale Res. Lett. 3:491–495.

Shukla, V.; Kharia, A. A.; Kaur. I. P. 2012. Preparation and Evaluation of

Antihypertensive Mucoadhesive Nanoparticle. J. of Pharm. and Sci. Innov,

(1), Jan – Feb 2012, 1-15.

Singh, R.; & Lillard, Jr. J.W. 2009. Nanoparticle-Based Targeted Drug Delivery.

Exp. Mol. Pathol., 86:215–23.

Sinko, P. J. 2006. Martin Farmasi Fisika dan Ilmu Farmasetika Edisi 5. Jakarta:

EGC.

Sriamornsak, P. 2003. Chemistry of Pectin and Its Pharmaceutica Uses : A Review.

Silpakorn Univ. J. Of Soc. Sci., Hum. and Arts. Vol. 3 Number 1-2.

____________. 2011. Expert Opinion. Drug Delivery 2011, 8, 1009−1023.

Srivastava, P., & Rishabha, M. 2011. Sources of Pectin, Extraction and Its

Application in Pharmaceutical Industry – An Overview. Indian J. of Nat. Pro.

and Res., Vol. 2, pp. 10-18.

Stevens, M. P. 1975. Polymer Chemisry: An Introduction. New York: Addison-

Wesley Company Inc.

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Penerbit. Jakarta: Rineka Cipta.

Sweetman, S. C. 2009. Martindale: The Complete Drug Reference. Edisi 36.

London: Pharmaceutical Press.

50


Tiwari, G.; Tiwari, R.; Sriwastawa, B.; Bhati, L.; Pandey, S.; Pandey, P.; &

Bannerjee, S. K. Drug Delivery Systems: An Updated Review. Int. J. Pharm.

Investig, 2(1): 2-11.

Wise, D. L. 2000. Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology.

New York: Marcel Decker Inc.

Yokoyama, T. 2007. Basic Properties and Measuring Method of Nanoparticles: 1.1.

Size Effect and Properties of Nanoparticles. Dalam: Hosokawa, M., Nogi, K.,

Naito, M., & Yokozama, T. (Eds.) 2007. Nanoparticles Technology

Handbook, 1-10.

51


Lampiran 1. Alur Penelitian

Preparasi nanopartikel

Karakterisasi III Nanopartikel

1. Spektrum FT-IR

2. Spektrum DSC

Analisis data

Pembahasan

Kesimpulan

Sedimen

Karakterisasi II Nanopartikel

1. Efisiensi Penjerapan

Sentrifugasi

Supernatan

Pengeringan beku

Karakterisasi I Nanopartikel

1. Ukuran partikel dan indeks

polidispersitas

2. Potensial zeta

52


Lampiran 2. Sertifikat Analisis Diltiazem Hidroklorida

53


Lampiran 3. Sertifikat Analisis Pektin

54


Lampiran 4. Sertifikat Analisis Natrium Klorida

55


56


Lampiran 5. Perhitungan Preparasi Larutan NaCl 0,05M

Bobot molekul NaCl = 58,4425 g/mol. Dibuat larutan NaCl 0,05 M dalam

1000,0 mL. Jumlah NaCl yang dibutuhkan:

M = g

BM×

1000

mL

g = M × BM ×mL

1000

g = 0,05 × 58,4425 ×1000

1000

g = 0,05 × 58,4425 ×1000

1000

g = 2,922125 g

g = 2.922,125 mg

gr ≈ 2.922,0 mg

Lampiran 6. Perhitungan Bahan dalam Preparasi Nanopartikel

Dalam suspensi nanopartikel akan mengandung 0,07% pektin. Perbandingan

antara larutan pektin dan larutan zink klorida yang akan ditambahkan adalah 4:1

(v/v). Maka konsentrasi pektin dalam larutan awal:

Konsentrasi pektin =5

4 × 0,07

Konsentrasi pektin = 0,0875%

Jumlah pektin yang akan ditimbang untuk membuat 100 mL larutan pektin

awal adalah:

Jumlah pektin =0,0875

100 × 100

Jumlah pektin = 0,0875 g

Jumlah pektin = 87,5 mg

Perbandingan zink klorida terhadap pektin dalam suspensi nanopartikel

adalah 15:85 (b/b). Dalam medium pendispersi yang sama, perbandingan dalam

berat setara dengan perbandingan dalam persentase. Maka konsetrasi zink klorida

(%) dalam suspensi nanopartikel adalah.

Konsentrasi zink klorida

Konsentrasi pektin=

15

85

57


(lanjutan)

Konsentrasi zink klorida = Konsentrasi pektin ×15

85

Konsentrasi zink klorida = 0,07 ×15

85

Konsentrasi zink klorida = 0,0124%

Dalam suspensi nanopartikel akan mengandung 0,0124% zink klorida.

Perbandingan antara larutan pektin dan larutan zink klorida yang akan ditambahkan

adalah 4:1 (v/v). Maka konsentrasi zink klorida dalam larutan awal:

Konsentrasi zink klorida =5

1 × 0,0124

Konsentrasi zink klorida = 0,062%

Jumlah zink klorida yang akan ditimbang untuk membuat 50 mL larutan zink

klorida awal adalah:

Jumlah zink klorida =0,062

100 × 50

Jumlah zink klorida = 0,031 g

Jumlah zink klorida = 31 mg

Perbandingan diltiazem hidroklorida dan pektin adalah 1:1 (b/b). Maka

jumlah diltiazem hidroklorida yang ditimbang dalam larutan campuran diltiazem

hidroklorida-pektin awal adalah 87,5 mg.

Lampiran 7. Perhitungan Persen Transmitan

Formula

Transmitansi (%)

Sebelum Sambung Silang Setelah Sambung Silang Selisih

Hasil Rata-rata Hasil Rata-rata

Formula 1 99,4

99,40

90,7

90,80 8,60 99,4 90,9

99,4 90,8

Formula 2 98,8

98,80

92,2

92,27 6,53 98,9 92,2

98,7 92,4

Formula 3 99,5

99,60

90,2

90,23 9,37 99,6 90,2

99,7 90,3

58


Lampiran 8. Data Distribusi Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas

1. Grafik Distribusi Ukuran Partikel Formula 1


59


(lanjutan)


Lampiran 9. Data Pengukuran Potensial zeta

Formula Potensial zeta (mV)

Hasil Pengujian Rata-rata

1

71,69

80,13 80,09

88,60

2

-15,89

-16,72 -17,41

-16,86

3

71,56

76,51 79,22

78,76

Lampiran 10. Data Perhitungan Jumlah Ion

1. Kation Na+

Jumlah ion Cl- dari NaCl.

Suspensi nanopartikel mengandung 0,05 M NaCl2

NaCl Na+ + Cl-

60


(lanjutan)

Jumlah Na+ = g NaCl

BE Na+

Jumlah Cl− = (

M × BM NaCl × mL1000

)

(BM NaCl

E Na+ )

Jumlah Cl− = M × mL × E Na+

1000

Jumlah Cl− = 0,05 × 50 × 1

1000

Jumlah Cl− = 2,5 × 10−3 Eq

Jumlah Cl− = 2,5 mEq

2. Kation Zn2+

Terdapat 0,0124% ZnCl2 dalam suspensi nanopartikel yang setara dengan

0,0124 gram dalam tiap 100 mL volume suspensi. Diketahui BM ZnCl2 adalah

136,28 g/mol

ZnCl2 Zn+ + 2Cl-

Jumlah Zn2+ = g ZnCl2

BE Cl−


(BM ZnCl2

E Zn2+ )


BM ZnCl2 × E Zn2+

Jumlah Cl− =

50100 × 0,0124

136,28 × 1

Jumlah Cl− = 0,046 × 10−3 Eq


3. Anion Cl-

1. Jumlah anion Cl- dari NaCl.

Suspensi nanopartikel mengandung 0,05 M NaCl2

NaCl Na+ + Cl-

Jumlah Cl− = g NaCl

BE Cl−

61


(lanjutan)

Jumlah Cl− = (

M × BM NaCl × mL1000 )

(BM NaCl

E Cl− )

Jumlah Cl− = M × mL × E Cl−

1000

Jumlah Cl− = 0,05 × 50 × 1

1000

Jumlah Cl− = 2,5 × 10−3 Eq


2. Jumlah anion Cl- dari ZnCl2

Terdapat 0,0124% ZnCl2 dalam suspensi nanopartikel yang setara dengan

0,0124 g dalam tiap 100 mL volume suspensi. Diketahui BM ZnCl2 adalah

136,28 g/mol

ZnCl2 Zn+ + 2Cl-

Jumlah Cl− = g ZnCl2

BE Cl−


(BM ZnCl2

E Cl− )


BM ZnCl2 × E Cl−

Jumlah Cl− =

50100 × 0,0124

136,28 × 2

Jumlah Cl− = 0,091 × 10−3 Eq


2. Jumlah anion Cl- dari diltiazem HCl

Terdapat 0,07% diltiazem hidroklorida dalam suspensi nanopartikel yang

setara dengan 0,07 gram dalam tiap 100 mL volume suspensi. Diketahui

BM diltiazem hidroklorida adalah 450,98 g/mol.

Diltiazem.HCl Diltiazem + HCl

HCl H+ + Cl-

Jumlah Cl− = gr Diltiazem. HCl

BE Cl−

62


(lanjutan)


(BM Diltiazem. HCl

E Cl− )


BM Diltiazem. HCl × E Cl−

Jumlah Cl− =

50100 × 0,07

450,98 × 1

Jumlah Cl− = 0,0776 × 10−3Eq


Konsentrasi ion Cl- dalam tiap 50mL suspensi nanopartikel

Formula

Jumlah Ion Cl- per Sumber Ion (mEq) Jumlah Total

(mEq) NaCl ZnCl2 Diltiazem

Hidroklorida

1 2,5 0,091 0 2,5910

2 2,5 0,091 0,0776 2,6686

3 0 0,091 0,0776 0,1686

Jumlah masing-masing ion dalam tiap 50 mL suspensi nanopartikel

Formula Jumlah Ion (mEq)

Na+ Zn2+ Cl-

1 2,5 0,049 2,5910

2 2,5 0,049 2,6686

3 0 0,049 0,1686

Lampiran 11. Data Perhitungan pH.

Formula

pH

Hasil Pengujian Rata-rata

1

4,677

4,676 4,676

4,674

2

4,436

4,434 4,434

4,431

3

4,919

4,919 4,920

4,919

63


Lampiran 12. Spektrum Serapan Diltiazem Hidroklorida dalam Akuades.

Lampiran 13. Spektrum Serapan Diltiazem Hidroklorida dalam NaCl 0,05 M.

64


Lampiran 14. Kurva Kalibrasi Diltiazem Hidroklorida dalam Pelarut Akuades.

Konsentrasi Absorbansi

0 0

3 0,162

6 0,317

9 0,476

12 0,635

15 0,803

18 0,962

Lampiran 15. Kurva Kalibrasi Diltiazem Hidroklorida dalam Pelarut NaCl 0,05 M

Konsentrasi Absorbansi

0 0

3 0,129

6 0,266

9 0,414

12 0,547

15 0,690

18 0,832

y = 0,0534x - 0,0014

R = 1

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 5 10 15 20

Abso

rban

si

Konsentrasi (ppm)

Kurva Kalibrasi Diltiazem HCl - Aquades

65


(lanjutan)

Lampiran 16. Data Efisiensi Penjerapan

Formula Absorbansi Absorbansi

Rata-rata

Konsentrasi

Obat Bebas

Konsentrasi

Obat

Terjerap

Efisiensi

Penjerapan

(%)

2

0,282

0,285 251,38 448,62 64,09 0,284

0,288

3

0,334

0,332 249,74 450,26 64,32 0,333

0,330

Lampiran 17. Contoh Perhitungan Persen Penjerapan Diltiazem Hidroklorida.

1. Formula 2

Persamaan regresi, y = 0,0464x - 0,0066

Absorbansi = 0,285

Jumlah Obat Bebas = (absorbansi + 0,0066)

0,0464 × faktor pengenceran

Jumlah Obat Bebas = (0,285 + 0,0066)

0,0464 ×

10000

250

Jumlah Obat Bebas = 0,2916

0,0464 ×

10000

250

y = 0,0464x - 0,0066

R = 0,9999

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 5 10 15 20

Abso

rban

si

Konsentrasi (ppm)

Kurva Kalibrasi Diltiazem dalam NaCl 0,05M

66


(lanjutan)

Jumlah Obat Bebas = 251,3793 ppm

Jumlah diltiazem hidroklorida yang ditambahkan sejumlah 0,07% (b/v)

yang setara dengan 700 ppm. Maka efisiensi penjerapan diltiazem hidroklorida

dalan nanopartikel adalah:

EE(%) = Jumlah Obat digunakan − Jumlah Obat bebas

Jumlah Obat digunakan × 100%

EE(%) = 700 − 251,3793

700 × 100%

EE(%) = 448,6207

700 × 100%

EE(%) = 64,0887 %

2. Formula 3

Persamaan regresi, y = 0,0534x - 0,0014

Absorbansi = 0,332

Jumlah Obat Bebas = (absorbansi + 0,0014)

0,0534 × faktor pengenceran

Jumlah Obat Bebas = (0,332 + 0,0014)

0,0534 ×

10000

250

Jumlah Obat Bebas = 0,3334

0,0534 ×

10000

250

Jumlah Obat Bebas = 249,7378 ppm

Jumlah diltiazem hidroklorida yang ditambahkan sejumlah 0,07% (b/v)

yang setara dengan 700 ppm. Maka efisiensi penjerapan diltiazem hidroklorida

dalan nanopartikel adalah:

EE(%) = Jumlah Obat digunakan − Jumlah Obat bebas

Jumlah Obat digunakan × 100%

EE(%) = 700 − 249,7378

700 × 100%

EE(%) = 450,2622

700 × 100%

EE(%) = 64,3232 %

67


Lampiran 18. Data Spektrum Inframerah

1. Spektrum Inframerah Pektin

Peak Intensity Height

437.87 82.83 5.42

534.70 79.34 1.38

585.61 79.27 0.54

639.77 78.14 1.00

685.73 78.08 0.59

713.88 78.37 0.47

767.08 78.09 1.68

839.12 80.94 0.39

888.35 83.47 0.14

916.53 82.44 1.21

957.02 82.35 0.57

1010.95 78.74 4.12

1104.34 82.23 0.67

1149.91 81.17 2.51

1242.16 80.49 1.90

1330.66 78.35 1.26

1368.88 78.50 0.63

1424.58 78.12 2.46

1597.16 79.99 2.32

1661.62 81.49 0.50

1727.40 83.60 1.17

2935.66 80.01 1.01

3412.54 78.02 12.14

68


(lanjutan)

2. Spektrum Inframerah Formula 1

Peak At Intensity Height

436.04 96.82 0.37

472.73 95.24 2.42

519.48 97.71 0.89

631.67 99.78 2.80

763.58 105.76 0.59

899.57 109.47 0.98

965.27 104.45 1.49

1017.50 96.58 5.41

1095.51 93.70 5.64

1327.42 110.31 1.98

1412.64 107.35 7.26

1617.59 103.92 13.74

1733.16 116.14 2.02

2924.61 106.38 9.25

3437.64 83.77 35.30

69


(lanjutan)


Peak Height Height

437.97 72.43 4.08

488.41 73.09 0.84

532.07 71.99 1.32

555.71 72.50 0.57

602.42 71.91 0.64

634.33 71.65 0.63

704.08 73.40 0.50

768.73 74.34 1.38

831.11 76.08 1.60

892.16 78.17 1.34

919.46 78.88 0.40

958.46 72.30 4.40

1014.84 68.09 5.70

1102.97 68.63 4.31

1147.41 71.54 4.91

1238.69 76.74 2.87

1331.14 74.24 2.02

1416.65 71.87 5.96

1619.24 68.70 12.86

1740.78 79.40 3.27

2937.80 76.91 1.60

3408.74 66.22 18.97

70


(lanjutan)


Peak Intensity Height

429.58 45.08 5.13

489.89 46.85 1.29

535.20 44.35 2.74

596.59 45.67 0.88

639.71 45.13 0.64

768.99 48.69 2.33

830.61 51.21 4.02

891.06 54.94 3.24

918.80 57.27 0.74

958.91 46.55 7.48

1018.10 42.13 5.97

1105.41 40.98 6.24

1149.67 44.36 8.77

1238.07 53.83 6.34

1331.89 50.20 5.00

1418.85 47.31 10.89

1624.95 42.95 20.69

1740.86 59.70 8.15

2943.51 54.34 2.41

3427.68 41.46 38.00

71


Lampiran 19. Data Hasil Analisa DSC

1. Diltiazem HCl

100.00 200.00

Temp [C]

-20.00

-10.00

0.00

mW

DSC

218.25x100CPeak

-71.86x100J/gHeat

213.99x100COnset

221.57x100CEndset

Diltiazem HCL.tad DSC

2. Pektin

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

5.00

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00

DSCmW

Temp [C]

Peak 151.35 CHeat -41.39 J/g

Tg 33.20 C


Tg 64.66 C

Tg 84.15 C

72


(lanjutan)

3. Formula 1

4. Formula 2

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

5.00

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00

DSCmW

Temp [C]

Tg 37.38 CPeak 122.03 CHeat -2.08 J/g

Tg 78.58 C

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

5.00

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00

DSCmW

Temp [C]

Tg 32.51 C


Tg 79.14 C

73


(lanjutan)

5. Formula 3

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

5.00

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00

DSCmW

Temp [C]

Tg 33.05 C Peak 120.15 CHeat -3.09 J/g

Tg 88.59 C

74


Lampiran 20. Alat-alat penelitian

Buret yang dimodifikasi Pengaduk Magnetik Timbangan Analitik

Homogenizer Sonicator Bath Spektofotometer UV-Vis

Particle Size Analyzer Zeta Analyzer pH Meter

Sentrifus Spektofotometer FT-IR Differential Scanning

Calorimeter

75


(lanjutan)

Mikropipet Crimper Vortex

Lampiran 21. Proses Sambung Silang

76


Lampiran 22. Suspensi Nanopartikel


Lampiran 23. Hasil Sentrifugasi Suspensi Nanopartikel


77


Lampiran 24. Hasil Pengeringan Suspensi Nanopartikel


preparasi dan karakterisasi nanopartikel zink...

Documents