EMULSI

Dwi Lestari P

Departemen Teknologi Farmasi Laboratorium Farmasi Fisik

Tujuan Umum Perkuliahan Farmasi Fisik

overview

Tujuan Khusus Topik Bahasan Emulsi • Mahasiswa dapat menjelaskan tentang

– emulsi dan tujuannya

– tipe emulsi dan cara identifikasinya

– komponen formulasi emulsi dan perannya

– menjelaskan tentang cara emulsifikasi

– bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai bahan pengemulsi

– Instabilitas emulsi

• Mengevaluasi dan mengatasi persoalan yang berkaitan dengan fenomena fisikokimia pada formulasi emulsi

• Gennaro, A.R. 2000. Remington : The Science and Practice Pharmacy. Edisi 20. Vol.1. Hlm. 322-333, 1030-1034

• Lachman, L., et.al. 1986. The Theory and Practice of Industrial Pharmacy. Edisi 3. Philadelphia: Lea & Febiger. Hlm. 100-122, 502-533.

• Everett, D.H. 1988. Basic Principles of Colloidal Science. London: The Royal Society of Chemistry. Hlm. 55-56, 60, 182-183.

• Zhao, Y.P., et.al. Monitoring and Predicting Emulsion Stability of Metal Working Fluids by Salt Titration and Turbiscan. Jurnal dari nalco.com. Diunduh pada 10 februari 2009.

• Thompson, J.E. 2004. A Practical Guide To Contemporary Pharmacy Practice. 2nd ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins

• Allen, L.V. 2002. The Art, Science, and Technology of Pharmaceutical Compounding. 2nd ed. Washington DC: American Pharmaceutical Association

• dll (jurnal online topik terkait)

pustaka acuan

EMULSI • Pendahuluan

• Tipe Emulsi

• Identifikasi Tipe Emulsi

• Sifat-sifat Fisik Emulsi

• Emulsifikasi

• Formulasi Emulsi : Emulsifying agents, dll

• Pembuatan Emulsi

• Stabilitas Emulsi

Emulsi Silikon : untuk membuat

shampoo, bath lotion, skin care

cream, hot oil treatment dan hand

care cream.

emulsi vaksin

injeksi emulsi lemak

Susu : emulsi alami (lemak terdispersi dalam air) dengan kasein (suatu protein) sebagai emugator

INDUSTRI EMULSI DI SEKITAR KITA

Dodecane droplets in a continuous phase of water/glycerol mixture.

Sodas: Oil in Water emulsion

Milk: Oil in Water emulsion

Balm: Water in oil emulsion

Mayonnaise: Oil in Water emulsion

Emulsion suitable for intravenous

injection.

The manufacturers

emulsify the lipid soluble

propofol in a mixture of

water, soy oil and egg lecithin.

What is Cool Whip?

Whipped toppings are essentially an emulsion of oil

(usually around 35%) and sweetened water (around 60%)

with an emulsifier, like phosphatidyl choline (lecithin), to

maintain the emulsion. The oil used for whipped

toppings, like Cool Whip™, is hydrogenated vegetable oil,

and after hydrogenation (saturation with hydrogen), all

vegetable oils are the same (saturated), regardless of

where they come from. So hydrogenated olive oil could

easily be used to make whipped toppings.

Metal cutting oils Margarine Ice cream

Pesticide Asphalt Skin cream

Emulsions encountered in everyday life!

Stability of emulsions may be engineered to vary from seconds to years depending on application

sistem dispersi dari minimal dua fase cair yang tidak dapat bercampur atau hanya tercampur sebagian

a d a l a h

Droplet size: 0.1-100 µm

yang mana salah satu fase cairan terdispersi dalam bentuk droplet (fase terdispersi) di dalam cairan lainnya (fase pendispersi)

Liquid 1

Liquid 2 Dispersed

phase

Dispersion

medium

EMULSI

TUJUAN PEMBUATAN EMULSI

• Meningkatkan kelarutan obat

• Meningkatkan stabilitas obat

• Memperpanjang lama kerja obat

• Memperbaiki rasa obat

• Memperbaiki penampilan sediaan

• Memformulasi gabungan nutrisi penting

• Memformulasi sediaan eksternal (washable maupun bersifat emolien)

TIPE EMULSI

• Berdasarkan Fase Terdispersi ▫ Emulsi Sederhana:

O/W: minyak dalam air

W/O: air dalam minyak

▫ Emulsi Ganda (multiple emulsion) O/W/O

W/O/W

• Berdasarkan Ukuran Droplet

▫ 0.1 – 100 µm: Makroemulsi (Kinetically Stable) ▫ 0.01 – 0.1 µm: Mikroemulsi (Thermodynamically Stable)

TIPE EMULSI 1. Emulsi minyak dalam air (o/w) contoh : Scott’s emulsion, Laxadine emulsi, injeksi emulsi lemak untuk

nutrisi parenteral

2. Emulsi air dalam minyak (w/o) contoh : Mentega

Emulsi minyak dalam air (O/W) Oral, topikal, parenteral

Emulsi Air dalam Minyak (W/O) Umumnya topikal

Water

Oil

mm

TIPE EMULSI

Emulsi Ganda

w/o/w o/w/o

Multiple emulsions

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TIPE EMULSI

• EMULGATOR ▫ O/W: minyak dalam air

▫ W/O: air dalam minyak

• RASIO FASE (komposisi relatif minyak dan air)

▫ Fase dengan konsentrasi lebih besar : fase kontinyu

TETAPI jenis emulgator lah yang paling menentukan

• URUTAN PENCAMPURAN

BENTUK SEDIAAN EMULSI

LIKUID SEMISOLID

Vanishing Cream : O/W Cold cream : W/O

• < 0.5 mm

• 0.5-1.5 mm

• 1.5-3 mm

• >3 mm

A

UKURAN DROPLET EMULSI

Distribusi Ukuran Droplet

•<

0.5

mm

•0

.5-1

.5 m

m

•1

.5-3

mm

•>3

mm

Very few large droplets contain most of the oil

Diameter /mm

0.1 1 10

Fre

qu

en

cy /%

0

5

10

15

20

25

30

35

Emulsion 1

Emulsion 3

Emulsion 5

Fig. 1

Median

Large droplets

often contribute

most to

instability

(Volu

me in

cla

ss

Tota

l volu

me m

easure

d)

Note log scale

SIFAT-SIFAT FISIK EMULSI

TIPE EMULSI Berdasarkan Ukuran Droplet:

TIPE EMULSI UKURAN DROPLET STABILITAS MAKROEMULSI 0,1 – 100 µm Secara termodinamika tidak stabil

(metastabil)

Makroemulsi akan pecah jika didiamkan sendiri dalam periode waktu tertentu

Secara kinetik dapat distabilkan oleh surfaktan, polimer atau partikel kecil

Mengandung droplet minyak dalam air (O/W) atau air dalam minyak (W/O)

MIKROEMUL SI 0,01 – 0,1 µm Secara termodinamika stabil

Selalu distabilkan dengan surfaktan

Dapat berupa mikroemulsi O/W, W/O, ataupun bikontinyu

IDENTIFIKASI TIPE EMULSI

1. Emulsi O/W bertekstur creamy dan emulsi W/O terasa lengket (greasy)

2. Uji Pengenceran :

Emulsi O/W dapat diencerkan oleh air

Emulsi W/O dapat diencerkan dengan minyak

3. Uji kelarutan zat warna :

Emulsi dapat terwarnai oleh zat warna yang larut dalam medium pendispersi

4. Uji konduktivitas :

secara umum, emulsi O/W memiliki konduktivitas elektrik yang lebih tinggi daripada emulsi W/O

Uji Pengenceran Emulsi O/W

Uji Pengenceran Emulsi W/O

IDENTIFIKASI TIPE EMULSI

Uji Konduktivitas Emulsi O/W

Uji Konduktivitas Emulsi W/O

IDENTIFIKASI TIPE EMULSI

Uji Kelarutan Zat Warna : Menggunakan zat warna larut air (amaranth)

IDENTIFIKASI TIPE EMULSI

KOMPONEN EMULSI formulasi emulsi

Emulsi yang stabil minimal mengandung 3 komponen :

fase terdispersi

medium pendispersi

bahan pengemulsi (emulsifying agent)

bahan aditif

Fase 1 Droplet

Terdispersi Internal

Diskontinyu

Fase 2 Serum

Pendispersi Eksternal Kontinyu

dua cairan tak bercampur

Olive oil

Vinegar

dua cairan tak bercampur

Kuning telur untuk

mengemulsikan vinegar

dengan minyak

dikocok

EMULSIFIKASI (PEMBENTUKAN EMULSI)

d

VF

.6

PEMBENTUKAN DAN PEMECAHAN DROPLET CAIRAN TERDISPERSI

cairan bulk mula-mula droplet

Proses I : menaikkan energi bebas permukaan ↓

TIDAK STABIL secara termodinamika

↓ Cenderung mengelompok

↓ Proses II : mengurangi energi bebas permukaan

ENERGI BEBAS PERMUKAAN

V = Volume fase terdispersi d = diameter partikel γ = tegangan permukaan

Teori Emulsifikasi

Droplet dapat distabilkan dengan tiga cara

i. Mengurangi tegangan permukaan

ii. Mencegah koalesensi droplet

a. dengan membentuk lapisan film di antarmuka

b. dengan membentuk lapisan listrik ganda

32

•

33

Phase A

Phase B

Change from A to B increases surface area of phase A, hence the Due to increased surface energy, the system is thermodynamically unstable. A B

• Mono molecular

• Multimolecular

• Solid particle films

34

35

- -

-

-

-

-

+

+

+

+

+

-

-

-

- -

-

-

+

+ +

+

Electrical double layer at oil-water interface

Emulsion made with

sodium soap.

Oil Water

AKTIVITAS PERMUKAAN DALAM EMULSI

BAHAN PENGEMULSI (emulsifying agent)

Syarat-syarat bahan pengemulsi : 1. Aktif permukaan 2. Cepat diadsorpsi di sekeliling droplet 3. Memberikan droplet potensial listrik

secukupnya 4. Menambah viskositas emulsi 5. Efektif pada konsentrasi rendah 6. Dapat larut pada kedua fase pada

tingkat tertentu

KLASIFIKASI BAHAN PENGEMULSI (emulsifying agent)

1. SINTETIK (surfaktan)

a. Anionik

b. Kationik

c. Nonionik

2. ALAM

Koloid Hidrofilik :

• Gom akasia, gelatin → tipe film multimolekul

• Lesitin, kolesterol → tipe film monomolekul

3. PADATAN TERBAGI HALUS

Colloidal Clays :

• Bentonite, veegum → tipe film partikel padatan

Metal Hidroksida :

• Mg-hidroksida → tipe film partikel padatan

4. BAHAN PENGEMULSI PEMBANTU

• tidak dapat membentuk emulsi yang stabil secara tunggal

• Membantu menstabilkan emulsi dengan menambahkan kekentalan

• Contoh : metilselulosa, Na-alginat, Na-CMC, ariety of fatty acids (e.g., stearic acid), fatty alcohols (e.g., stearyl or cetyl alcohol), and fatty esters (e.g., glyceryl monostearate)

MEKANISME KERJA BAHAN PENGEMULSI

1. Menurunkan tegangan antarmuka di antara dua

fase yang tak bercampur (air-minyak) : Surfaktan membentuk lapisan film monomolekuler

Reduces

interfacial tension

MEKANISME KERJA BAHAN PENGEMULSI

2. Membentuk lapisan pelindung di sekitar globul

terdispersi dengna membentuk lapisan film antarmuka →mencegah koalesensi fase terdispersi : Polimer

Monolayer or multilayer film prevents coalescence

MEKANISME KERJA BAHAN PENGEMULSI

3. Partikel padat terbagi halus diadsorpsi di

sekitar glubul dan menghasilkan penghalang partikulat yang mencegah collision dan koalesensi : Padatan anorganik terbagi halus.

Particulate film prevents coalescence

In most of the cases, more than one emulsifier is used in the formulation of an

emulsion because a single emulsifier usually does not give good results

Combination of emulsifying agents

43

Oil

Sodium cetyl sulphate

Cholesterol

Combination of emulsifying agents at the interface of oil and water.

Type Example

Anionic ● Sodium stearate ● Potassium stearate ● Potassium oleate ● Calcium oleate ● Sodium lauryl sulfate

Cationic ● Cetrimide ( cetyl trimethyl ammonium bromide )

Nonionic ● Glyceryl monostearate ( GMS ) ● Sorbitan esters ( Spans ) – sorbitan monostearate ● Polysorbates ( Tweens ) – Polysorbate 80

Amphoteric ● Lecithin

BAHAN PENGEMULSI SINTETIK : SURFAKTAN

BAHAN PENGEMULSI SINTETIK : SURFAKTAN

BAHAN PENGEMULSI ALAMI : dari tumbuhan, hewan atau turunan semisintetik

Polysaccharides ● acacia ● tragacanth ● sodium alginate

Semisynthetic polysaccharides

● Methyl cellulose ● Hydroxypropyl cellulose ● Sodium carboxymethyl cellulose

Lipids ● Bees wax ● Wool fat ● Wool alcohols ● Cholesterol ● Phospholipids - lecithin

Proteins ● Gelatin ● Casein

Anionic, o/w , emulgator primer&sekunder, perlu pengawet

BAHAN PENGEMULSI PARTIKEL TERBAGI HALUS:

Senyawa anorganik dalam bentuk terbagi halus yang dapat

diadsorpsi pada antarmuka air-minyak membentuk lapisan film koheren

Colloidal clays ● Bentonite ● Colloidal silicon dioxide ● Aluminium magnesium silicate

Inorganic hydroxides

● Aluminium hydroxide ● Magnesium hydroxide

BAHAN PENGEMULSI TAMBAHAN

Nama Sumber dan Komposisi Kegunaan Utama

Setil alkohol Terutama C16H33OH Pengental lipofilik dan penstabil losio dan salep O/W

Gliseril monostearat

C17H35COOCH2CHOHCH2OH Pengental lipofilik dan penstabil losio dan salep O/W

Metilselulosa Seri dari estermetil selulosa Pengental hdrofilik dan penstabil emulsi O/W, penstabil W/O lemah

Na-CMC Garam natrium dari ester karboksimetil selulosa

Pengental hdrofilik dan penstabil emulsi O/W,

Asam Stearat

Campuran asam padat dari lemak, terutama stearat dan palmitat

Pengental lipofilik dan penstabil losio dan salep O/W. Membentuk emulgator sejati jika direaksikan dengan alkali

Bancroft’s rule Bancroft’s rule: Bila

sejumlah yang sama air dan minyak didispersikan, maka emulsi yang diperoleh adalah emulsi O/W jika surfaktan lebih larut air dan W/O jika surfaktan lebih larut minyak

Sifat ampifilik dari kebanyakan pengemulsi (umumnya surfaktan nonionik) dinyatakan dalam skala empirik yang disebut HLB HLB 0 -3 : Bahan antibusa 4 – 6 : pengemulsi W/O 7 – 9 : bahan pembasah 8 – 18 : pengemulsi O/W 13 – 15 : detergen 10 – 18 : bahan penglarut Pengemulsi lebih hidrofilik →lebih larut air → O/W Pengemulsi lipofilik → kurang larut air → W/O Keseimbangan tepat → efektif → terkonsentrasi pada antarmuka O dan W

HLB (hydrohilic – lipophilic balance)

PEMBUATAN EMULSI

SEDIAAN EMULSI CAIR YANG IDEAL

1. Ukuran Droplet Halus

2. Agregasi dan creaming droplet rendah

3. Mudah diredispersi dengan pengocokan ringan

PEMBUATAN EMULSI 1. PEMILIHAN BAHAN PENGEMULSI

1) SISTEM HLB : 4 – 6 →emulsi W/O; 8 – 18 → emulsi O/W

2) Emulgator surfaktan nonionik : 2-5% (10-20% fase minyak)

3) Campuran Bahan Pengemulsi :

1) Untuk mendapatkan HLB yang diinginkan

2) Menambah stabilitas dan kepaduan antarmuka

3) Mempengaruhi kekentalan dan rasa produk

2. PEMBUATAN SKALA KECIL

menggunakan peralatan sederhana spt mortir dan stamper terutama untuk pengemulsi pembentuk film multimolekul (akasia, tragakan, agar)

2 Metode :

1. Metode GOM BASAH (English Method)

2. Metode GOM KERING (Continental Method)

PEMILIHAN BAHAN PENGEMULSI

MERUPAKAN HAL PALING KRITIS DALAM PEMBUATAN EMULSI DENGAN STABILITAS YANG OPTIMAL Pemilihan emulgator yang efisien akan menentukan stabilitas emulsi hingga berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun meskipun emulsi secara termodinamika tidak stabil

PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK

Rx Mineral oil 50 mL

Span 60 q.s

Tween 40 q.s

Cherry syrup 40 mL

Aqua dest. q.s ad. 120 mL

TAHAP-TAHAP PERHITUNGAN:

1. Sediaan untuk penggunaan internal harus emulsi O/W

2. HLB yang “dibutuhkan” mineral oil= 12 (untuk emulsi O/W)

3. Jumlah total emulgator yang dibutuhkan:

5% x 120 mL = 6 g

4. HLB Span 60 = 4,7

5. HLB Tween 40 = 15,6

PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK

6. Perhitungan Jumlah Span 60 dan Tween 40 yang dibutuhkan : berdasarkan “HLB yang dibutuhkan” cara aljabar & aligasi

a. Cara ALJABAR:

HLB = ft (HLBt) + fs (HLBs); ft = fraksi berat Tween

fs = fraksi berat Span

HLBt = HLB Tween

HLBs = HLB Span

HLB = total HLB yang dibutuhkan

ft + fs = 1, maka ft = 1 - fs

PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK

ft + fs = 1, maka ft = 1 - fs

12 = (1 - fs )(15,6) + fs (4,7)

12 = 15,6 – (fs )(15,6) + fs (4,7)

10,9 fs = 3,6

fs = 0,33 fraksi berat Span

Maka fraksi berat Tween adalah:

ft = 1 - fs = 1 – 0,33 = 0,67

Berat Span 60 yang digunakan BILA total emulgator 6g :

0,33 x 6 g = 1,98 g

Berat Tween 40 = 0,67 x 6 g = 4,02 g

PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK

b. CARA ALIGASI

PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK

15,6 7,3

12

4,7 3,6

bagian Tween 40

bagian Span 60

10,9 total bagian

atorlggtotalemu

xgTween

atorlggtotalemu,

gTween,

6

40

910

4037 x = 4,02 g Tween 40

x = 1,98 g Span 60 atorlggtotalemu

xgSpan

atorlggtotalemu,

gSpan,

6

60

910

6063

METODE PEMBUATAN EMULSI

METODE PEMBUATAN EMULSI :

1. UNTUK PENGGUNAAN INTERNAL: I. METODE TRITURASI

A. Metode Gom Basah

B. Metode Gom Kering

II. METODE BOTOL

2. UNTUK PENGGUNAAN EKSTERNAL

Pembuatan emulsi tergantung pada skala produksi. Skala kecil : mortar and pestle , tapi efisiensi terbatas mikser listrik kecil (hati-

hati udara yg terperangkap!!). Skala besar : stirer mekanik untuk emngendalikan agitasi dan shearing stress

untuk menghasilkan emulsi yang stabil.

METODE TRITURASI

1. METODE GOM BASAH

a. Gom dan air ditriturasi bersama hingga terbentuk musilago

b. Sejumlah minyak yang dibutuhkan ditambahkan secara bertahap dalam proporsi kecil untuk membentuk emulsi primer.

c. Setelah emulsi primer terbentuk dengan baik, baru ditambahkan sisa air hingga terbentuk emulsi akhir.

METODE TRITURASI 2. METODE GOM KERING

a. Minyak ditriturasi terlebih dahulu dengan gom dengan sejumlah kecil air untuk membentuk emulsi primer.

b. Triturasi terus berlangsung hingga terdengar ‘clicking’ sound dan terbentuk krim putih

c. Setelah emulsi primer terbentuk, air yang tersisa ditambahkan secara perlahan hingga terbentuk emulsi akhir.

METODE BOTOL

Untuk pembuatan emulsi minyak atsiri dan minyak non-viskos lainnya

Metode gom basah maupun gom kering

Minyak atsiri (viskositas rendah) membutuhkan gom yang lebih banyak

Metode botol : Minyak atau air dikocok dengan baik bersama sejumlah gom yang telah ditentukan

Setelah teremulsi dengan baik, cairan kedua (air/minyak) ditambahkan sekaligus, botol dikocok kembali dengan kuat emulsi primer

Air ditambahkan dalam porsi kecil sambil dikocok secara konstan setiap ada penambahan hingga volume akhir.

Perbandingan dari

Jenis Minyak Minyak Air Gom

Fixed Oil 4 2 1

Mineral Oil 3 2 1

Volatile Oil 2 2 1

Tabel Perbandingan Minyak, Air dan Gom yang Dibutuhkan Untuk Membentuk Emulsi Primer

PEMBUATAN EMULSI UNTUK PENGGUNAAN EKSTERNAL

creams, lotions dan liniments mengandung bahan wax memerlukan pelelehan sebelum dicampur

Pembuatan :

komponen minyak dilelehkan secara terpisah pada 60 0C.

di wadah yang lain komponen air dihangatkan perlahan hingga mencapaisuhu 60 0C.

Fase air kemudian ditambahkan ke dalam fase minyak pada suhu yang sama dan diaduk hingga dingin

TEKNIK EMULSIFIKASI : SKALA BESAR Physical parameters affecting the droplet size

distribution , viscosity, and stability of emulsion. • Location of the emulsifier, • method of incorporation of the phases, • the rates of addition , • the temperature of each phase and • the rate of cooling after mixing of the phases

considerably

72

Energy may be supplied in the form of

• Heat

• Homogenization

• Agitation

73

PEMBUATAN EMULSI SKALA BESAR

Heat :

• Emulsification by vaporization

• Emulsification by phase inversion

• Low energy emulsification

74

PEMBUATAN EMULSI SKALA BESAR

Mechanical equipment for emulsification (Agitation)

• Mechanical stirrers

• Propeller type mixers

-Turbine mixers

- Homogenizers

• Colloid mills

• Ultrasonifiers

75

PEMBUATAN EMULSI

76

• For drawing the material to be mixed from above.

• Generates axial flow in the vessel.

77

• Standard stirring element. For drawing the material to be mixed from the top to the bottom.

• Local shearing forces. • Generates axial flow in the

vessel. • Used at medium to high

speeds. .

78

79

80

81

82

Viberating blade

Outlet Intlet

Nozzle

• Addition of drug during emulsion formation • Addition of drugs to a preformed emulsion 1. Addition of materials into w/o emulsion 2. Addition of oleaginous material to o/w emulsion 3. Addition of water soluble materials to a w/o emulsion 4. Addition of water soluble materials to an o/w emulsion

83

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI

1. FASE INTERNAL

2. FASE KONTINYU

3. EMULGATOR

4. BAHAN PENSTABIL TAMBAHAN

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI 1. FASE INTERNAL

a. Konsentrasi volume (), interaksi hidrodinamik antar globul, flokulasi

b. Viskositas (1); deformasi globul dengan adanya shear

c. Ukuran globul dan distribusi ukuran; metode pembuatan emulsi; kondisi globul pada shear; interaksi dengna medium; interaksi globul

d. Konstitusi kimia

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI

2. FASE KONTINYU

a. Viskositas (0); dan sifat reologi lainnya

b. Konstitusi kimia, polaritas, pH; energi potensial interaksi antar globul

c. Konsentrasi elektrolit jika medium polar

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI

3. EMULGATOR

a. Konstitusi kimia; energipotensial interaksi antar globul

b. Konsentrasi dan solubilitas dalam fase internal dan fase kontinyu; tipeemulsi; inversi emulsi; solubilisasi fase cair dalam misel

c. Ketebalan film di sekitar globul, dan sifat reologinya; deformasi globul pada shear; sirkulasi cairan pada globul

d. Efek elektroviskos

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI

4. EFEK BAHAN PENSTABIL TAMBAHAN

a. Pigmen, hidrokoloid, oksida hidrat

b. Efek pada sifat reologi fase likuid, dan daerah antarmuka

FAKTOR YANG HARUS DIPERHATIKAN DALAM MENYUSUN FORMULASI EMULSI

• Stabilitas zat aktif dan eksipien • Konsentrasi emulgator • Penampilan visual , Warna, Aroma • Viskositas, extrudability • Loss of water and other volatile

vehicle components • Urutan penambahan komponen

formulasi • Distribusi ukuran partikel

terdispersi • pH • Temperatur emulsifikasi • Tipe peralatan

• Metode dan kecepatan pendinginan

• Tekstur, sensasi rasa pada kulit (rasa lengket, grittiness, berlemak, tackiness, spreadibility)

• Kontaminasi mikroba/ sterilitas

• Pelepasan/bioavailabilitas (absorpsi perkutan)

• Distribusi fase, inversi fase (homogenitas/pemisahan fase

• Emulsi oral : botol bertutup rapat

• Produk peka cahaya : dalam botol amber

• Emulsi kental : botol bermulut lebar

• Label : harus dikocok dahulu

• Disimpan pada suhu yang sejuk tapi bukan di lemari es.

PENGEMASAN, LABEL, PENYIMPANAN SEDIAAN EMULSI

1. PENGAWETAN DARI MIKROORGANISME

▫ SANGAT PENTING : oleh karena mo sangat mudah berkembangbiak pada lingkungan banyak air, apalagi juga tdp KH, protein, steroid

▫ Perubahan rasa, warna, gas, hidrolisis, perubahan pH, dan pemecahan emulsi

▫ Pengawet : sangat larut air, koefisien partise lemak/air rendah, bakterisid, noniritan,nonsensitizing, nontoksik, inert, stabil pada rentang pH dan suhu yang lebar, spektrum antibakteri, antijamur dan antiragi yang lebar

▫ ESTER PARAHIDROKSIBENZOAT : metil,propil,butil paraben; ASAM ORGANIK ; asam askorbat, asam benzoat, SENY.AMONIUM KUARTENER (cetrimide), TURUNAN KRESOL (klorokresol), dll

PENGAWETAN DALAM EMULSI

2. PENGAWETAN DARI OKSIDASI

• Emulsi minyak mineral, minyak tumbuhan dan lemak hewan perubahan oksidatif (tengik, rusak oleh karena efek oksigen dan enzim mikroorganisme

• ANTIOKSIDAN untuk mencegah kerusakan akibat oksigen di atmosfer

• ANTIOKSIDAN : zat yang memiliki afinitas yg tinggi thd O2 sehingga dapat berkompetisi dengan zat labil dalam formulasi untuk berikatan dg O2

• Antioksidan ideal : nontoksik, nonirritan, effektif pada konsentrasi rendah, larut dalam medium dan stabil, tidak berbau dan tak berasa (oral)

• Contoh : alkil galat seperti etil, propil atau dodesil galat, butylated hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluene (BHT)

PENGAWETAN DALAM EMULSI

STABILITAS EMULSI

1. STABILITAS FISIK ▫ Menjaga fase terdispersi dalam bentuk droplet halus

dan kemudahan redispersi ▫ Emulsi secara alami adalah tidak stabil secara fisik, maka

harus dijamin paling tidak dalam rentang waktu penggunaan sediaan stabil

2. STABILITAS KIMIA

3. STABILITAS MIKROBIOLOGI ▫ Seluruh emulsi membutuhkan pengawet antimikroba :

fase air merupakan medium pertumbuhan mikroorganisme. TERUTAMA UNTUK EMULSI O/W DAN GOM ALAM

STABILITAS EMULSI

Faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi :

1. STABILISASI STERIK : membentuk lapisan film pada antarmuka

yang kuat secara mekanis menggunakan surfaktan, protein,

gabungan pengemulsi (ko-surfaktan)→ suhu sangat penting

(kelarutan dapat berubah dengan cepat)

2. ELECTRICAL DOUBLE LAYER REPULSIONS (at lower volume

fractions) 3.Tegangan permukaan yang rendah 4.Volume fase terdispersi relatif kecil 5.Distribusi ukuran partikel sempit 6.Kekentalan tinggi

Sifat fisika yang PALING PENTING dari suatu emulsi adalah

STABILITASnya

1. CREAMING dan SEDIMENTASI

2. FLOKULASI dan KOALESENSI

3. INVERSI FASE

INSTABILITAS EMULSI

CREAMING dan SEDIMENTASI

• Creaming : ▫ pergerakan ke atas dari fase terdispersi ▫ Jika densitas fase terdispersi < fase

pendispersi ▫ Sering terjadi pada emulsi O/W

• Sedimentasi : ▫ Pergerakan ke bawah dari fase terdispersi ▫ Jika densitas fase terdispersi >fase pendispersi ▫ Droplet mengendap ▫ Sering terjadi pada emulsi W/O

INSTABILITAS EMULSI:

Faktor yang mempengaruhi Creaming : Stoke’s Law

• V= kecepatan creaming

• r =jari-jari globul

• 1= densitas fase terdispersi

• 2= densitas medium pendispersi

• g= konstanta gravitasi

• = viscositas medium pendispersi

9

g )-( 2r =V 21

2

CARA MENGURANGI LAJU CREAMING DAN SEDIMENTASI :

• Mengurangi ukuran partikel droplet terdisdersi

• Meningkatkan viskositas fase pendispersi : menambahkan peningkat viskositas (gom akasia, tragakan, dll)

• Mengurangi perbedaan densitas antara fase terdispersi dan pendispersi

INSTABILITAS EMULSI

creaming dan sedimentasi TIDAK menyebabkan EMULSI PECAH

droplet dapat didispersikan kembali dengan pengocokan ringan

FLOKULASI dan KOALESENSI

• Flokulasi (Agregasi) : ▫ Droplet terdispersi bergabung bersama tetapi tidak melebur ▫ mendahului koalesensi dalam emulsi ▫ berhubungan dengan potensial listrik pada droplet

• Koalesensi : ▫ Peleburan (fusi) sempurna dari droplet ▫ menyebabkan berkurangnya jumlah droplet ▫ tergantung pada sifat struktur film antarmuka;

pada emulsi dengan pengemulsi surfaktan terbentuk film monolapis→koalesensi dilawan elastisitas dan kekompakan film di antara dua muka →meskipun dua droplet bersentuhan tidak akan melebur

Film multilapis dan partikel padatan →memberi derajat tekanan yang tinggi pada koalesensi oleh karena kekuatan mekaniknya

INSTABILITAS EMULSI

Koalesensi MENYEBABKAN PEMISAHAN dua fase yang tidak bercampur

INSTABILITAS EMULSI

INSTABILITAS EMULSI

INVERSI FASE

• Perubahan emulsi O/W → W/O atau W/O → O/W • Disebabkan oleh penambahan suatu elektrolit

atau oleh perubahan ratio volume fase • Contoh : emulsi O/W yang menggunakan Na-

stearat sebagai pengemulsi, dapat diinversi dengan penambahan CaCl2. Oleh karena Castearat yang terbentuk adalah pengemulsi lipofilik sehingga lebih cenderung membentuk emulsi W/O

Fase luar dan fase dalam saling bertukar

O W

O W

• Penentuan stabilitas pada kondisi penyimpanan jangka panjang, kondisi penyimpanan yang dipercepat, kondisi “freezing and thawing”

• Kondisi stress mempercepat waktu pengujian: ▫ gaya Sentrifuga,

▫ agitasi

▫ pendiaman dan

▫ suhu

UJI STABILITAS EMULSI

• PaRAMETER FISIK:

▫ Pemisahan fase

▫ Viskositas

▫ Sifat elektroforesis

▫ Ukuran partikel dan jumlah partikel

• Particle size and size distribution

▫ Pada teknik “freeze-thaw cycling “ peningkatan pertumbuhan partikel

▫ Dengan mikroskop optik, sedimentasi menggunakan alat Andreasen apparatus and Coulter counter apparatus.

• Rheological studies : Viskometer “Cone and Plate” dengan variasi shear stress

UJI STABILITAS EMULSI

1. PENENTUAN UKURAN DAN JUMLAH PARTIKEL 2. PENENTUAN VISKOSITAS

a. Reologi emulsi: non-newtonian type b. Viskometer “cone and plate” c. viscous emulsions: penetrometer direkomendasikan oleh karena dapat mengukur

viskositas dengan berjalannya waktu o/w : flokulasi globul ↗viskositas selanjutnya konsistensi berubah sesuai

waktu w/o : partikel fase tersispersi flokulasi dengan cepat ↙viskositas, stabil

setelah 5 - 15 hari As a rule,: MENURUNNYA VISKOSITAS SESUAI WAKTU MEREFLEKSIKAN

ADANYA PENINGKATAN UKURAN PATIKEL AKIBAT KOALESENSI

• 3. Determination of phase separation: This is another parameter used for assessing the stability of the formulation. Phase separation may be observed visually or by measuring the volume of the separated phases.

•

• 4. Determination of electrophoretic properties: Determination of electrophoretic properties like zeta potential is useful for assessing flocculation since electrical charges on particles influence the rate of flocculation. O/W emulsion having a fine particle size will exhibit low resistance but if the particle size increase, then it indicates a sign of oil droplet aggregation and instability.

UJI MUTU EMULSI

3. PENENTUAN PEMISAHAN FASE

diamati secara visual atau dengan mengukur volume fase yang terpisah

4. PENENTUAN SIFAT ELEKTROFORESIS

• zeta potential : penilaian flokulasi , oleh karena muatan elektrik partikel mempengaruhi kecepatan flokulasi

UJI MUTU EMULSI

EMULSI GANDA

(a) W/O/W (b) O/W/O Untuk tiap antarmuka membutuhkan nilai HLB yang berbeda

Terutama ditujukan untuk FORMULASI SEDIAAN SUSTAINED RELEASE : obat terperangkap di lapisan dalam sehingga harus melewati dua fase berikutnya untuk dapat lepas dan diabsorpsi

• Mikroemulsi adalah emulsi yang tampak transparan yang secara termodinamika stabil

• Homogen

• Ukuran globul berdiameter 0,1-100 µm

• Salah satu kerugian : memerlukan surfaktan dalam jumlah lebih banyak oleh karena ukuran droplet yang sangat kecil.

MIKROEMULSI

• Microemulsions are thermodynamically stable optically transparent , mixtures of a biphasic oil –

water system stabilized with surfactants. Microemulsion Emulsion

Transparent Yes No

Size 10-120 nm 0.1 – 10 µ

Formation Spontaneous Require vigorous shaking

Type o/w, w/o. cylinder o/w, w/o, w/o/w, o/w/o

Stability Thermodynamically stable

Thermodynamically unstable

Viscosity Can accommodate 20 to 40% without increase in viscosity

More viscous

115

MIKROEMULSI

KARAKTERISTIK Behaves like Newtonian fluids

Characteristic

Interfacial tension

Thermodynamically stable, contrary to emulsions

KARAKTERISTIK MIKROEMULSI

The advance of micro emulsion has lead to the improvement in many fields.

MICRO EMULSION

Food pharmacy

…

Daily use Chemistry

Oil Recovery

Catalyst

MICRO EMULSION IN OUR LIFE

KEGUNAAN MIKROEMULSI

• Many commercially important uses.

• The fluid used in some dry cleaning processes is a water-

in-oil microemulsion. Some floor polishes and cleaners, personal care products, pesticide

formulations, and cutting oils

• Much of the work done on these systems have been

motivated by their possible use to mobilize petroleum

trapped in porous sandstone for enhanced oil recovery.

• A fundamental reason for the uses of these systems is that

a Microemulsion Phase Sometimes Has An ULTRALOW

INTERFACIAL TENSION With A Separate Oil Or Aqueous

Phase, Which May Release Or Mobilize Them From Solid

Phases Even In Conditions Of Slow Flow Or Low Pressure

Gradients.

Pharmaceutical applications of microemulsions

• Increase bioavailability of drugs poorly soluble in water.

• Topical drug delivery systems

•

119

KESIMPULAN • Emulsi adalah sistem dispersi dari minimal dua fase cair yang

tidak dapat bercampur atau hanya tercampur sebagian, yang distabilkan oleh suatu emulgator

• Emulsi, merupakan sistem yang secara termodinamika tidak stabil, tetapi dapat distabilkan secara kinetika oleh surfaktan, polimer, dan partikel terbagi halus

• Surfaktan larut air membentuk emulsi O/W, surfaktan larut minyak: emulsi W/O

• Emulsi dapat distabilkan dengan surfaktan ionik, polimer, partikel padat ataupun dengan meningkatkan viskositas fase kontinyu

• Emulsi dapat pecah oleh karena adanya flokulasi, creaming, koalesensi

• Mikroemulsi adalah emulsi transparan yang stabil secara termodinamika

Diskusi: JELASKAN

• Tujuan formulasi emulsi?

• Faktor-faktor penting dalam pemilihan emulgator?

• Faktor-faktor yang mempengaruhi reologi emulsi?

• Faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi?

• Jenis-jenis instabilitas emulsi? (gambar dan alasan)

• Cara mengatasi instabilitas emulsi?

• Perbedaan makroemulsi dan mikroemulsi?