Dispersi kasar

Mengingat kembali

Dispersi?Dispersi moleculer:

< 1 nm, tdk terlihat dg mikroskop elektronmelewati ultrafiltrasi dan membran semipermaeble, difusi cepat

Dispersi koloid:1,0 nm – 0,5 mikron, tampak dg microscop elektron, tdk tampak dengan mikroskop biasa, melewati kertas saring, tdk melewati membran semipermeable, difusi sangat lambat

Dispersi kasar:> 0,5 mikron,dll

SUSPENSI• Definisi• Syarat:

- tidak boleh cepat mengendap

- jika mengendap tidak boleh membentuk gumpalan padat

- tidak terlalu kental untuk dituang/mengalir dalam syringe

- suspensi topical harus mudah menyebar

- Warna dan bau nyaman

Suspensi

• Sfat antar muka- pengecilan ukuran partikel menyebabkan suspensi tidak stabil secara thermodinamik- partikel cenderung beraglomerasi (berflokulasi atau beragregasi)

- W = ∆E = γSL. ∆A- agar ∆E = 0 partikel beraglomerasi- ∆E diturunkan dengan penambahan surfaktan (tidak bisa sampai 0)- Terjadi persaingan antara gaya tarik (london-van der walls dan gaya tolak (listrik antar muka)

Jika suspensi diaduk maka bidang irisnya adalah b-b’, bukan a-a’ (permukaan sejati)

LISTRIK ANTARMUKA SUSPENSI

Mengingat kembaliListrik antarmuka- Ion penentu potensial di permukaan padatan (biasanya

positif) aa’ membentuk permukaan sejati- Gegenion/counter ion membentuk bidang iris jika

suspensi diaduk (bb’)- Lapisan ganda listrik: ion penentu ke bidang iris (terikat

kuat), dan dari bidang iris ke jarak tertentu di mana dimulai daerah kenetralan listrik (cc’) yang menghambur.

- cc’ dst daerah kenetralan listrik- Potensial Nernst (elektrodinamik) (aa’ ke netral)- Potensial Zeta (elektrokinetik) (bb’ ke netral)- Potensial Zeta mengatur derajat tolak menolak

Tipe suspensi

• Zeta potensial tinggi, tolak menolak, tidak terflokulasi, setelah mengendap partikel dipaksa berdekatan terjadi ikatan yang kuat (cake)

• Zeta potensial diturunkan, tolak menolak turun partikel mendekat sampai jarak 1000 – 2000 A tarik menarik bertambah, berikatan, terflukolasi, mengendap renggang, tidak membentuk cake.

Contoh Flokukasi

• Bismuth sub nitrat dengan Kaliaum dihidrogen phosphat

Bismuth mempunyai zeta potensial positif yang bisa diturunkan oleh H2PO4

-

• Sulfamerazin dengan AlCl3Zeta potensial Sulfa negatif, bisa dinaikkan dengan mengadsorbsi Al3+

Pengendapan suspensi

• Teori pengendapan Stokes

v = d2 (ρs- ρ0) g

18 η0

v = d2 (ρs- ρ0) K

η0

Gerak Brown: - Gerak tidak beraturan dari fase dispers 2 – 5

mikron tergantung viscositas medium- > 5 cps (gliserin 5 %) gerak brown dianggap 0

Pengendapan suspensi

• Parameter pengendapan

Volume sedimentasi (F = Vu/Vo),

Derajat flokulasi (β=F flokulasi /Fdeflokulasi)

Formulasi Suspensi

• Penggunaan pembawa yang berstruktur

Untuk mencegah pengendapan deflokulat

Bahan yang bertipe alir pseudoplastis/plastis • Penggunaan floculating agents

suspensi flokulasi lebih disukai, dibuat dengan penambahan elektrolit spesifik yang menurunkan zeta potensial

Paling bagus jika suspensi terflokulasi tapi tidak cepat mengendap

Formulasi Suspensi

• Wetting Agents- menghilangkan gas dipermukaan- penurunan sudut kontak (mengambang jika sudut kontak > 90o)- serbuk hidrofobik : arang aktif, sulfur, mg stearat- serbuk hidrofilik : Zn oksida, talk, mg carbonat- Pakai surfaktan, gliserin, gum dalam alkohol, gliserin, propilen glikol,

Flokulasi

• Flokulating agents: elektrolit, surfaktan, polimer• Elektrolit menurunkan zeta potensial, ex:

suspensi bismuth dengan KH2PO4

sulfamerazin dengan AlCL3

• Polimer

membentuk jembatan yang menghubungkan beberapa deflokulat (sehingga terbentuk flokulat), ex:

suspensi sulfaguanidin dengan gum Xantan

Flokulasi lambat mengendap

• Digunakan CMC, Carbopol 934, Veegum, Tragavant→hidrokoloid

• Ok: Fase dispers positif, flokulating agent anionik (monobasik potasium phosphat), pengental anionik (hidrokoloid)

• Incompatible: Fase dispers negatif, flokulating agent kationik (alumunium cloride), pengental anionik (hidrokoloid) →perlu koloid pelindung yang mengubah fase dispers menjadi positif, misalnya amin asam lemak

Pertimbangan Rheologis

• Diharapkan pseudoplastis thiksotropi

(paling baik) minimal pseudoplastis

• Bahan pseudoplastis: tragacant, natrium alginat, cmc

• Bahan pseudoplastis-pseudoplastis thiksotropi: bentonit 5 %, veegum 5 %, campuran cmc dan bentonit 5 %

Produksi suspensi

• Skala kecil: mortir stamper

• Skala besar : penggiling koloid

EMULSI

• Dua fase cair• Tidak stabil secara thermodinamik• Distabilkan dengan zat pengemulsi (emulgator)• Cair sampai semisolid (lotio sampai salep)• Diameter fase disper: 0,5 – 10 mikron)• Tipe : O/W untuk umumnya obat oral dan

makanan W/O, beberapa obat luar, mentega dan

sausbukan karena banyaknya minyak/airtetapi ditentukan oleh jenis emulgator

Tipe emulsi tergantung sifat emulgator

• Emulgator hidrofilik, emulsi bertipe o/w

contoh: surfaktan dengan HLB tinggi (Na Lauril sulfat, tea stearat, sabun monovalen) dan hidrokoloid

• Emulgator hidrofobik, emulsi bertipe w/o

surfaktan dengan HLB rendah (sabun polivalent, ester sorbitan (span), kolesterol

Penentuan tipe emulsi

• Pewarnaan, metilen blue

• Pengenceran

• Daya hantar listrik

Teori emulsifikasi

• Minyak-air dicampur, digojok cepat pisah----kohesi >adhesi

• Emulsi, minyak dibuat menjadi bentuk tetesan kecil, peningkatan energi bebas permukaan karena peningkatan luas permukaan, bertendisi untuk bergabung kembali

• Perlu emulgator untuk mengurangi laju penggabungan

Tipe emulgator

• Surfaktan (lihat materi fenomena antar muka) (ex: tea oleat, span, tween)

• Koloid hidrofilik (lihat materi koloid) (ex:akasia, gelatin)

• Partikel padat yang terbagi halus (ex: bentonit, veegum)

Surfaktan

• Membentuk lapisan monomolekuler

• Menurunkan tegangan antar muka

• Dikombinasi menghasilkan hasil yang lebih baik, misalnya span (lipofilik) dengan tween (hidrofilik) ( (menghasilkan surfaktan dengan HLB yang sesuai dengan minyaknya

Teori tipe emulsi Davies

• Laju penggabungan minyak r1(jika dianggap tipe o/w) = C1e-w1/RT

• Laju penggabungan air r2 = C2e-w2/RT

- C adalah faktor tumbukan, dipengaruhi oleh perbandingan volume dan viscositas medium dispersi

- W adalahenergi barier yang harus di atasi, w1adalah fungsi dari potensial listrik, w2 adalah fungsi dari jumlah gugus lipofil

Teori tipe emulsi Davies

• minyak dan air dicampur, terbentuk kedua tipe emulsi

• Emulsi akhir tergantung laju mana yang lebih cepat.

• Laju 1 lebih cepat, emulsi tipe w/o, dan sebaliknya

• Terbukti jika surfaktan ber HLB > 7 laju 2 lebih cepat

Adsorbsi multimolekuler dan pembentukan film koloid liofilik

• tidak menurunkan tegangan antar muka minyak-air

• Lapisannya tidak hanya monomolekuler

• Membentuk lapisan film yang kuat, menghambat terjadinya penggabungan

• Viscositas medium disper meningkat

Adsorbsi partikel padat

• Membentuk lapisan partikel padat mengelilingi tetesan fase dispers

Surfaktan Sebagai EmulgatorSurface active agent: mempunyai gugus hidrofil

dan lipofil yang seimbang (HLB)

Minyak tertentu perlu surfaktan dengan HLB tertentu (RHLB)

Pencampuran minyak akan menghasilkan RHLB campuran

Jika tidak ada surfaktan dengan HLB sesuai RHLB dapat dilakukan pencampuran untuk menghasilkan HLB campuran yang sesuai

Jumlah surfaktan yang diperlukan: persamaan Bonadeo:

Contoh:Akan dibuat suatu formula emulsi tipe o/w yang

mengandung 40 gram campuran minyak dan 60 gram air, campuran minyak terdiri dari 70 % paraffin (RHLB 10, densitas 0,85 g/ml) dan 30 % beeswax (RHLB 9, densitas 0,85 g/ml). Berapakah jumlah Tween 80 (HLB 15, densitas 0,87) dan Diethilen glikol monolaurat/DGM (HLB 6,1, densitas 0,87) yang diperlukan untuk emulsi ini.

Surfaktan: kegunaan secara luas

Stabilitas fisika dari emulsi

• Flokulasi dan creaming

• Penggabungan fase dan pemecahan

• Perubahan sifat fisika-kimia

• Inversi fase

Creaming

• Hukum Stokes, dengan arah ke atas (harga v negativ, mengapung untuk emulsi tipe o/w), atau ke bawah untuk tipe w/o)

• ditentukan oleh

selisih kerapatan fase dalam dan fase luar, selisih besar laju besar.

Semakin besar tetesan fase dispersi, laju semakin besar

Mengurangi laju creaming

• Menambah zat pengantal (ex: metil selulosa

• Ukuran bola fase dispersi dikurangi

• Kerapatan kedua fase dibuat sedekat mungkin

Penggabungan dan Pemecahan

• Lapisan yang menyelimuti minyak rusak, digojok tidak bisa terbentuk emulsi kembali

• Juga dipengaruhi oleh perbandingan volume fase• Volume fase dispers harus kurang dari 52 %, pada

proporsi > 74 % bola minyak akan menggabung (disebut titik kritis

• Titik kritis bisa berubah jika ukuran tetesan bervariasi• Penentu stabilitas adalah kekuatan dan elastisitas dari

lapisan pelindung tetesan fase dispers

Penilaian stabilitas

• Emulsi yang mudah pecah, tingkat stabilitas bisa dilihat ukuran partikel fase dispersnya.

• Untuk emulsi yang stabil, parameter terbaik yang menggambarkan stabilitas adalah analisis frekuensi-ukuran dari waktu ke waktu, dihitung luas permukaan spesifik, diplot terhadap waktu

Pengawetan Emulsi

Mencegah perubahan sifat fisik emulsi karena pertumbuhan mikroorganisme, misalnya pemisahan fisik, pembentukan gas dan bau, perubahan sifat reologis.

Bakteri dapat merusak surfaktan anionik, non ionik, gliserin, dan gum pengental

Pengawet akan terbagi dlm fase air dan minyak, yang di fase air harus dalam bentuk tidak terion, tidak boleh terikat dengan komponen lain dari emulsa

Rheologi Emulsi

• Dipengaruhi oleh:Fase dispers:1. perbandingan volume fase, pada konsentrasi rendah (<0,05) biasanya newton, meningkat mjd pseudoplastis, 2. ukuran distribusi ukuran partikel, ukuran

turun---> viscositas naik, distribusi naik---> viscositas turun

3. Viscositas fase dispers

Rheologi Emulsi

• Medium dispers1. Jarak medium dispers yang membatasi fase dispers, semakin kecil jaraknya, viscositas semakin besar2. Adanya shear akan menjauhkan antar bola fase dispers, sehingga viscositas turun.

Cairan dengan tebal 100 – 200 A viscositas lebih tinggi dari bulknya.

Rheologi Emulsi

• Emulgator

1. makin tinggi konsentrasi makin tinggi viscositas

2. Emulgator hidrokoloid memberikan viscositas yang lebih tinggi dari pada surfaktan

Sistem Emulsi Khusus

• Emulsi Ganda

minyak diemulsikan dengan emulgator lipofilik (ex: sorbitan mono oleat)---> Emulsi tipe (W/O)

Emulsi kemudian didispersikan dalm air dengan emulgator hidrofilik (misal tween 80)emulsi tipe W/O/W

Mikroemulsi

• =larutan dengan bantuan solubilizing agent

• Tidak stabil scr thermodinamik (larutan: stabil)

• Jernih/transparan

• Diameter 10 – 200 nm

• Memerlukan surfaktan dan cosurfaktan

Nanopartikel

• Ukuran < 50 nm

• Bisa digunakan sebagai pembawa untuk obat

SEMISOLID (setengah padat)

Klasifikasi berdasrkan jumlah cairan:

• Lotio

• Krim

• Salep

• Pasta

SEMISOLID (setengah padat)

Klasifikasi berdasarkan jenis basis:

1. Hidrocarbon/lemak

2. Salep serap

3. Salep larut air

4. Salep tercuci dengan air

SEMISOLID (setengah padat)

Sifat Rheologi:

Ditentukan dengan rotating viscometer terutama cone and plate

Sifat alir biasanya plastis-newton thiksotropi

Yieldpoint menurun dan histerisis loop meningkat dengan penambahan air

Indeks thiksotropi akan turun dengan naiknya suhu terutama untuk salep malam (petrolatum), sedangkan salep resin (Plastibase) tidak.