1

PENDAHULUAN

Pengobatan penyakit peradangan kronis seperti artritis reumatoid umumnya membutuhkan waktu lama dan dosis yang tinggi (Dollery 1999). Salah satu obat yang digunakan secara luas untuk artritis reumatoid adalah ketoprofen, suatu obat antiradang nonsteroid (NSAID) yang bekerja menghambat sintesis prostaglandin. Namun, obat ini menimbulkan efek samping seperti iritasi lambung dan usus, karena waktu paruh eliminasinya cepat dalam tubuh, yaitu 1.5–2 jam (Patil et al. 2005), sehingga harus sering dikonsumsi. Akumulasi ketoprofen sampai lebih dari 300 mg di dalam tubuh bahkan dapat mengakibatkan pendarahan lambung (AMA 1991). Oleh karena itu, dibutuhkan sistem pengantaran obat yang terkendali untuk mengurangi efek samping tersebut.

Sistem pengantaran-terkendali ketoprofen dalam bentuk mikrokapsul pernah dilaporkan oleh Yamada et al. (2001) dan indometasin oleh Tiyaboonchai dan Rithidej (2003) dengan kitosan sebagai salah satu bahan penyalutnya. Kitosan dapat dibentuk menjadi gel dan dapat dimanfaatkan sebagai matriks dalam sistem pengantaran obat (Sutriyo et al. 2005). Namun, gel kitosan bersifat rapuh sehingga perlu dimodifikasi untuk memperbaiki sifat reologinya seperti kekuatan mekanik, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan yang sesuai untuk sistem pengantaran obat. Modifikasi yang pernah dilakukan di antaranya dengan karboksimetil selulosa (Sugita et al. 2007a), gom guar (Sugita et al. 2007c), dan alginat (Sugita et al. 2007b).

Gel kitosan termodifikasi telah diuji kemampuannya sebagai penyalut ketoprofen melalui uji disolusi. Gel kitosan termodifikasi-gom guar dengan penaut-silang glutaraldehida didapati belum mampu mengendalikan pelepasan ketoprofen dalam pH lambung (1.2) (Sugita et al. 2007b). Ketoprofen tersalut rangkap kitosan-gom guar termodifikasi alginat-ion Ca2+ telah memiliki persen pelepasan yang lebih rendah dalam pH asam, yaitu sebesar 3.55%, tetapi ukuran kapsul besar (0.7–2.0 mm). Meskipun pelepasan dalam pH asam terkendali, pelepasan dalam pH basa belum maksimum, yaitu hanya 8.47–40.91% (Setyani 2009). Belum lama ini, Arianto (2010) melaporkan bahwa ketoprofen tersalut kitosan termodifikasi alginat dengan penaut-silang glutaraldehida dan surfaktan Tween 80 2% (v/v) dapat lepas secara terkendali. Persen pelepasan pada medium

asam 10.69% dan pada medium basa 99.58%. Ukuran mikrokapsul yang dihasilkan pun lebih baik, yaitu berkisar 150–6000 nm, dengan bentuk bulat.

Sistem pengantaran obat yang telah banyak diteliti umumnya berukuran mikro. Akan tetapi, bentuk mikrokapsul memiliki kelemahan, salah satunya adalah kemampuan penetrasi ke dalam jaringan tubuh terbatas (Wahyono et al. 2010). Karena itu, dikembangkan sistem pengantaran obat dengan berukuran nanometer. Naphtaleni (2010) partikel telah melaporkan enkapsulasi ketoprofen tersalut kitosan-alginat dengan tripolifosfat (TPP) sebagai penaut-silang pada ukuran nanometer dengan meragamkan konsentrasi surfaktan yang digunakan dan lama waktu sonikasi. Jumlah partikel berukuran nano terbanyak diperoleh pada waktu sonikasi 15 menit dengan Tween 80 3% (v/v), yaitu sebesar 53.23%. Sementara nilai efisiensi enkapsulasi terbesar ialah 51.2–52.3% yang diperoleh pada waktu sonikasi 29 sampai kurang lebih 53 menit dengan kisaran konsentrasi surfaktan 1.3–2.3%.

Dalam penelitian ini, model kinetika dan mekanisme pelepasan ketoprofen dari nanopartikel tersebut dikaji. Metode Naphtaleni (2010), dimodifikasi dengan menambahkan tahap sentrifugasi serta meragamkan konsentrasi kitosan, alginat, dan TPP dengan menggunakan rancangan percobaan Box Behnken. Kinetika pelepasan ketoprofen dipelajari melalui uji disolusi secara in vitro selama 3 jam pada pH asam dan basa. Kinetika dan mekanisme disolusi ketoprofen kemudian dikaji melalui metode grafis berdasarkan koefisien determinasi (R2) yang dihasilkan dengan menggunakan pendekatan orde ke-0, ke-1, Higuchi, Hixson-Crowell, dan Korsmeyer-Peppas. Persamaan orde ke-0, ke-1, dan Hixson-Crowell menunjukkan bahwa pelepasan obat terjadi melalui mekanisme erosi, sedangkan persamaan Higuchi dan Korsmeyer-Peppas menunjukkan bahwa obat terlepas melalui mekanisme difusi.

TINJAUAN PUSTAKA

Kitosan

Kitosan, (C6H11NO4)n, merupakan padatan

amorf hasil deasetilasi parsial kitin secara kimia menggunakan basa berkonsentrasi tinggi. Kitosan merupakan kopolimer dari 2-amino-2-deoksi-D-glukosa yang bertautan β-(1�4) (Gambar 1).

2

Gambar 1 Struktur kitosan (R : NH2) (Sugita

et al 2009)

Kitosan bersifat biodegradabel, biokompatibel, dan secara biomedis, nontoksik. Kitosan larut dalam pelarut organik, HCl encer, HNO3 encer, dan asam asetat 1%, tetapi tidak larut dalam asam/basa kuat (Sugita et al. 2009). Kelarutan kitosan ini dipengaruhi oleh bobot molekul (BM) dan derajat deasetilasi (DD), yang nilainya beragam bergantung pada sumber dan metode isolasi (Muzi 1990 diacu dalam Jamaludin 1994).

Larutan kitosan pada batas konsentrasi tertentu dalam larutan asam asetat 1% dapat membentuk gel (Khan et al. 2002). Gel kitosan tersebut dapat menahan air dalam strukturnya sehingga disebut hidrogel yang dapat membentuk jejaring tiga dimensi (Wang et al. 2004). Berdasarkan proses pembentukannya, hidrogel dapat dibedakan menjadi hidrogel kimia dan fisika. Hidrogel kimia melibatkan tautan-silang takdapat balik melalui ikatan kovalen, sedangkan hidrogel fisika melibatkan tautan-silang ionik yang dapat balik (Stevens 2001 dan Berger et al. 2004).

Gel kitosan bersifat rapuh sehingga perlu dimodifikasi untuk memperbaiki sifat reologinya seperti kekuatan mekanik, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan yang sesuai untuk sistem pengantaran obat (Wahyono et al. 2010). Modifikasi yang pernah dilakukan di antaranya dengan penambahan alginat (Sugita et al. 2007b; Setyani 2009; Naphtaleni 2010; Arianto 2010; Wahyono et al. 2010).

Alginat

Alginat merupakan hasil ekstraksi rumput

laut cokelat jenis Sargassum sp. Polimer linear ini terdiri atas residu-residu asam β-(1-4)-D-manuronat (M) dan asam α-(1-4)-L-guluronat (G) yang membentuk blok homopolimer M atau G dan blok

heteropolimer MG (Chaplin 2005) (Gambar 2).

Gambar 2 Struktur berulang alginat

Alginat dapat digunakan untuk

memperbaiki struktur dasar kitosan. Gel kitosan-alginat terjadi karena terbentuknya jejaring tiga dimensi antara molekul kitosan dan alginat yang terentang pada seluruh volume gel dengan menangkap sejumlah air di dalamnya. Sifat jejaring serta interaksi molekul yang mengikat keseluruhan gel menentukan kekuatan, stabilitas, dan tekstur gel. Untuk memperkuat jejaring di dalam gel lazim digunakan molekul lain sebagai penaut-silang (Arianto 2010). Interaksi kitosan dengan alginat menghasilkan kompleks polielektrolit (Cardenas et al. 2003) yang dapat memperbaiki struktur dasar kitosan (Arianto 2010). Modifikasi kitosan-alginat telah banyak diteliti dan hasilnya, kitosan-alginat berpotensi sebagai penyalut sediaan obat lepas lambat (Setyani 2009; Arianto 2010; Wahyono et al. 2010).

Uji Disolusi

Uji disolusi merupakan suatu metode fisiko kimia yang digunakan dalam pengembangan produk dan pengendalian mutu sediaan obat berdasarkan pengukuran parameter laju pelepasan dan melarutnya zat berkhasiat dari sediaannya. Proses disolusi diawali dengan masuknya larutan bufer ke permukaan mikrokapsul sehingga mikrokapsul membengkak dan membentuk pori. Kemudian bufer berinteraksi dengan zat aktif sehingga terjadi pelarutan dan pelepasan zat aktif secara bertahap (Martin 1993). Uji disolusi ini diterapkan pada sediaan obat padat untuk mengukur dan mengetahui jumlah zat aktif yang terlarut dalam medium cair yang diketahui volumenya pada waktu, suhu, dan peralatan tertentu (Siregar 1986).

O

R

OH

CH2OH

O

R

OH

CH2OH

OO

O

n

3

Kinetika Pelepasan Obat

Kinetika pelepasan obat dapat menggambarkan laju pelepasan obat dan model pelepasannya. Laju pelepasan obat diamati dengan menggunakan parameter waktu paruh (t1/2), orde reaksi, dan tetapan laju. Umumnya kinetika pelepasan obat terkendali mengikuti orde kenol atau kesatu (Shoaib et al. 2006; Sarvanan et al. 2007). Reaksi orde kenol dapat dituliskan sebagai [A]t = [A]0 – kt atau Q = kt ......................... (1) dengan [A]t ialah konsentrasi obat yang tersisa di dalam sediaan setelah waktu t, [A]0 ialah konsentrasi obat mula-mula, Q persen pelepasan, dan k tetapan laju. Waktu paruh reaksi orde ke-0 dinyatakan dengan

kt

2[A]0

21= ................................................. (2)

sementara reaksi orde ke-1 dinyatakan dengan persamaan-persamaan sebagai berikut: ln [A]t = ln [A]0 – kt ................................... (3)

kt

2ln21= ................................................. (4)

(Dogra dan Dogra1990; Atkins 1996). Pelepasan obat dari sediaan dapat

berlangsung dengan mekanisme erosi atau difusi. Pada mekanisme erosi, sediaan terkikis sehingga obat terlepas ketika bersentuhan dengan medium. Proses ini umumnya terjadi pada sediaan berbentuk tablet. Sementara mekanisme difusi mengikuti hukum Fick pertama yang diturunkan dari orde reaksi ke-1:

h

CCDS

dtdW s ][ −

= .................................... (5)

dengan dtdW

adalah laju disolusi massa, S luas

permukaan penghalang, D koefisien difusi, Cs konsentrasi obat dalam keadaan jenuh, C konsentrasi obat dalam medium, h ketebalan membran, dan t waktu.

Pelepasan obat secara difusi pada prinsipnya ialah perpindahan obat melalui bahan penghalang atau matriks. Difusi lazim terjadi pada sediaan obat yang menggunakan penyalut dan dinyatakan dengan persamaan Higuchi, yang dikembangkan dari hukum Fick:

21

2

=

tADC

dtdQ s atau 2121)2( tDACQ s= (6)

dengan dt

dQ adalah laju pelepasan obat, A

jumlah obat per satuan volume matriks, D

koefisien difusi obat melalui matriks, Cs kelarutan dalam matriks, t waktu, dan Q jumlah obat per satuan luas yang dilepaskan dari matriks. Dengan menyatakan nilai (2DACs)

1/2 sebagai k, maka persamaan (6) akan menjadi persamaan (7).

21ktQ = .....................................................(7) Pelepasan secara difusi juga dapat digambarkan melalui pendekatan model kinetik Korsmeyer-Peppas melalui:

nktQ = ......................................................(8) Q adalah fraksi obat yang terlepas pada waktu t, k tetapan laju, dan n eksponen pelepasan.

Pelepasan obat secara erosi dapat digambarkan melalui pendekatan model kinetika yang dikemukakan oleh Hixson-Crowell melalui persamaan

ktQQ to =−3131 ......................................(9)

Qt adalah jumlah obat yang terlepas pada waktu t, Q0 adalah jumlah obat awal dalam sediaan obat, dan k adalah tetapan laju.

Persamaan 1–9 telah digunakan oleh Arianto (2010) untuk menentukan kinetika pelepasan ketoprofen dari matriks gel kitosan-alginat, dengan penaut-silang grutaraldehida pada medium asam maupun basa pelepasan berlangsung mengikuti model kinetika Hixson-Crowell.

Nanoenkapsulasi

Nanoenkapsulasi merupakan teknik

penyalutan obat ke dalam partikel dengan diameter 1–1000 nm. Nanopartikel. Padatan pembawa obat berukuran nano dapat bersifat dapat urai maupun tidak, dapat dibentuk bola nano (nanosphere) atau nanopartikel. Pada bola nano, obat terjerap pada di permukaan atau terenkapsulasi di antara partikel, sedangkan pada nanopartikel obat dapat tersalut di dalam membran polimer dan juga terjerap di permukaan kapsul (Reis et al. 2005). Gambar 3 Penyalutan obat dalam

nanopartikel kitosan (Tiyaboonchai dan Rithidej 2003)

4

Nanopartikel banyak diteliti untuk sistem pengantaran obat karena memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan mikropartikel. Keuntungan nanopartikel antara lain adalah dapat mengendalikan dan menahan pelepasan obat baik selama pengantaran maupun di lokasi target sehingga meminimumkan efek samping dan meningkatkan efek terapi obat (Mohanraj dan Chen 2006). Nanopartikel juga lebih mudah masuk ke jaringan intrasel dan lebih mudah diserap dalam usus daripada mikropartikel (Reis et al. 2005).

Penggunaan polimer alami seperti kitosan, gelatin, dan alginat sebagai bahan pengantar obat berukuran nano sudah banyak dipelajari. Calvo et al. (1997) mengembangkan metode untuk membuat nanopartikel kitosan dengan cara gelasi ionik. Mekanisme pembentukan nanopartikel kitosan didasarkan pada adanya interaksi elektrostatik antara gugus amonium pada kitosan dengan polianion seperti TPP. Selain metode gelasi ionik, nanopartikel kitosan juga dapat dibuat dengan metode mikroemulsi, emulsifikasi dan difusi pelarut, serta kompleks polielektrolit (Tiyaboonchai dan Rithidej 2003).

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan dalam

penelitian ini antara lain kitosan niaga dari Brataco dengan spesifikasi nilai kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi (DD), dan bobot molekul berturut-turut sebesar 10.67%, 0.27%, 73.76%, dan (3.7 × 105) g/mol, TPP, alginat, larutan bufer klorida (KCl-HCl) (1:2) pH 1.2, larutan bufer fosfat (NaH2PO4·H2O-Na2HPO4·12H2O) (1:3) pH 7.4, Tween 80, dan ketoprofen yang diperoleh dari PT Kalbe Farma.

Alat-alat yang digunakan antara lain alat disolusi dayung Hansen, spektrofotometer ultraviolet UV-1700 PharmaSpec, dan mikroskop elektron susuran (SEM) Jeol-JSM-6360LA.

Metode Penelitian

Penelitian ini meliputi pembuatan

nanopartikel ketoprofen tersalut kitosan-alginat, dan uji disolusi secara in vitro. Diagram alir penelitian disajikan dalam Lampiran 1.

Pembuatan Kombinasi Formula Nanokapsul

Kombinasi formula dibuat dengan menggunakan model rancangan percobaan Box Behnken dengan 3 tingkat 3 faktorial. Hasil yang diperoleh berupa kombinasi ragam konsentrasi material yang digunakan dalam pembuatan nanopartikel (Tabel 1).

Tabel 1 Formulasi nanokapsul ketoprofen Kode

formula [Kitosan] (% b/v)

[Alginat] (% b/v)

[TPP] (% b/v)

A 1.75 0.500 4.0 B 1.75 0.750 4.0 C 1.75 0.500 5.0 D 2.00 0.500 4.5 E 1.50 0.750 4.5 F 1.75 0.750 5.0 G 2.00 0.750 4.5 H 1.75 0.625 4.5 I 2.00 0.625 5.0 J 2.00 0.625 4.0 K 1.50 0.500 4.5 L 1.50 0.625 5.0 M 1.50 0.625 4.0

Pembentukan Nanopartikel (modifikasi Naphtaleni 2010)

Sebanyak 228.6 mL larutan kitosan dalam asam asetat 1% (v/v) ditambahkan dengan 38.1 mL larutan alginat sambil diaduk. Setelah itu, 7.62 mL TPP ditambahkan sambil diaduk hingga homogen, dan larutan disonikasi selama 30 menit.

Sebanyak 250 mL larutan ketoprofen 0.8% (b/v) dalam etanol 96% dicampurkan ke dalam larutan tersebut hingga nisbah bobot kitosan-ketoprofen 2:1. Selanjutnya, 5 mL Tween 80 3% (b/v) ditambahkan sambil diaduk pada suhu kamar sampai homogen. Larutan kemudian disonikasi selama 30 menit dan disentrifugasi selama 20 menit dengan kecepatan 15 000 rpm. Digunakan ragam konsentrasi kitosan, alginat, dan TPP sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 1.

Nanopartikel dibentuk dengan menggunakan alat pengering semprot yang memiliki diameter lubang 1.5 mm, suhu inlet 150 oC, suhu outlet 70 oC, laju alir 60 rpm, dan tekanan semprot pada skala 2 bar. Juga dibuat nanopartikel kosong tanpa penambahan ketoprofen.

Uji Disolusi secara In Vitro (Depkes RI 1995)

Uji disolusi nanopartikel dilakukan dengan alat disolusi tipe 2 (metode dayung Hansen). Sebanyak 500 mg nanopartikel ditimbang dan dimasukkan ke dalam bilik disolusi. Uji

Bola nano