By: Sumaiyah, M.Si., Apt.

• Bahan pengembang adalah suatu rantai polimer hidrofilik yang cross linked secara kimia atau fisika

• Swelling agent dapat menyerap /mengabsorpsi air atau larutan organik hidrogel.

• Kekuatan yang mengendalikan absorpsi atau proses swelling umumnya adalah keseimbangan dari 3 kekuatan yaitu osmotik, elektrostatik dan disolusi-entropi polimer dalam air. Kekuatan elastis yang dibuat dalam struktur hidrogel adalah untuk mengontrol entropi dari proses disolusi.

Tiga elemen yang mengontrol proses swelling

dari suatu hidrogel: Konten cross-link Konten ion Konten hidrofilik

Konten cross-link• Hidrogel yang non cross-link akhirnya

akan larut dalam air dan menempati keseluruhan volume yang siap ditempati air.

• Untuk hidrogel yang cross-link, bila rasio air : hidrogel rendah dan waktu kontak singkat, proses pembentukan gel mirip dengan proses swelling

• Bila rasio air : hidrogel sangat tinggi dan waktu kontak panjang, maka rantai hidrogel mengalami hidrasi dan akhirnya larut.

Densitas cross link bertambah, molekul hidrogel bertindak seperti molekul semi solid dengan entropi yang sedikit

Densitas cross link tinggi, molekul hidrogel akan seperti padatan dengan entropi yang minimum, yang memungkinkan hidrogel mengembang ke tingkat yang minimum

Konten ion dari sistem dan sekelilingnya

• Hidrogel swellable dapat dibagi dalam 2 kelompok besar: ionik dan non ionik

• Jika jumlah ion dalam struktur hidrogel bertambah, maka kekuatan osmotik dan elektrostatik hidrogel akan lebih tinggi, sehingga hidrogel menjadi seperti cairan yang dapat mengisi space di sekelilingnya

• Rantai hidrogel ionik umumnya berperilaku seperti molekul solid dalam larutan air yang kekuatan ioniknya tinggi

• Rantai hidrogel ionik akan berperilaku seperti molekul semi solid dalam larutan air dengan kekuatan ionik rendah

Konten hidrofilik Konten hidrofilik hidrogel akan

mempengaruhi intermolekul untuk difusi dan swelling

Hidrofilisitas hidrogel bertambah, maka interaksi antara air dan hidrogel akan bertambah pula, ini memudahkan difusi air dan swelling yang lebih besar

• Ketika suatu matriks hidrogel terpapar dalam medium air, air akan diabsorpsi oleh hidrogel.

• Setelah terpapar dengan air, tiga bagian dalam matriks hidrogel dapat dibedakan. Pertama, bagian yang paling cepat mengembang dalam air dan secara mekanik lemah. Lapisan hidrogel ini akan bertindak sebagai barrier difusi untuk air yang tersisa. Kedua, bagian ini dicirikan dengan mengembang sedang dan relatif kuat. Bagian ketiga belum mendapatkan air dan hampir dalam bentuk glassy untuk waktu yang lama.

Oki, difusi air ke dalam matriks hidrogel akan membedakan matriks dalam 3 bagian: “glass” (mostly hydrogel), “tough rubber” (significant proportion of water and hydrogel) and “soft rubber” (mostly water) regions.

Kandungan air dari hidrogel bertambah dari inti ke permukaan sebagaimana kandungan hidrogel berkurang. Ini adalah mekanisme dasar yang mempengaruhi pelepasan obat.

Pelepasan obat secara umum dipengaruhi oleh ukuran obat dan polimer, kelarutan obat, jenis polimer, interaksi obat-polimer dan transisi glass-rubber dari partikel hidrogel.

Dua persoalan yang dapat dibedakan yaitu, penetrasi air ke dalam matriks hidrogel dan pelepasan obat dari matriks hidrogel.

Swelling bertambah, pelepasan obat akan lebih dikontrol oleh difusi untuk obat-obat yang larut dalam air, atau dikontrol oleh erosi untuk obat yang tidak larut dalam air.

• Swelling agent/swellant yang mengabsorpsi sejumlah air atau cairan dalam periode waktu tertentu bergantung pada sifat bahannya (natural atau sintetik), proses pembuatan

• Polimer alami secara normal merupakan material dengan BM tinggi dan mengembang perlahan untuk kesetimbangannya.

• Sifat swelling agent sintetik dapat dibuat menggunakan formulasi dan kondisi proses yang berbeda.

• Swellant semi sintetik merupakan modifikasi dari swellant alam dan kimia

• Ada dua cara swellable hydrogel dapat membantu mengontrol pelepasan obat: a. hidrogel dicampur dengan obat dan eksipien lain kemudian dicetak menjadi tabletb. suatu tablet yang mengandung obat dan eksipien lainnya dilapisi (coated) dengan swellable hydrogel.

• Kedua pendekatan ini dapat digunakan untuk obat-obat yang larut dalam air dan obat-obat yang tidak larut dalam air.

Obat akan dilepaskan dari swellable hydrogel melalui difusi, degradasi atau keduanya bergantung pada tingkat swelling dan sifat kelarutan obat.

Jika obat larut dalam air, difusi merupakan pendekatan yang utama.

Di sisi lain, degradasi akan merupakan mekanisme utama untuk pelepasan obat yang tidak larut air.

Jika swelling tidak berlebihan, pelepasan obat melalui degradasi akan terjadi sebagai mekanisme yang kedua.

a. Sifat mekanik dari gel: Sifat mekanik merupakan faktor

penting dalam menentukan onset erosi untuk nonbiodegradable swellable polymers.

Sebuah swellable matrix akan mulai mengerosi ketika hidrasi kuat (highly swollen) karena kekuatan antar rantai antar molekul akan tidak lebih panjang yang dapat menahan kekuatan luar.

Sekali hidrogel mengerosi, ia akan pecah menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, permukaan akan lebih terpapar medium dan menyebabkan lebih banyak obat dilepaskan. Untuk satu swellable matrix seperti yang ditunjukkan dlam gambar di bawah ini, sifat mekanik dari lapisan gel berbeda akan berbeda tergantung pada laju dimana air atau cairan dapat diabsorpsi ke dalam struktur hidrogel.

b. Ratio of swelling agent to the swelling medium:

• Cepat atau lambat pengembangan, hidrogel memerlukan air untuk mengembang. Jumlah maksimum air yang dapat diabsorpsi oleh swellable hydrogel disebut kesetimbangan kapasitas pengembangan (equilibrium swelling capacity), yang bergantung pada beberapa faktor termasuk

- hydrogel structure, - cross-link density, - ionic content, and - hydrophilic content. • Adanya jumlah medium swelling yang cukup

akan membolehkan gel mengembang dengan cepat atau lambat.

Swelling agent dapat dikategorikan menjadi

polisakarida alami dan polimer sintetik Polisakarida:

dietary fibers, alginic acids (alginate), amylose, arabinogalactans, chitosan, chondroitin sulfate, cyclodextrin, dextran, galactomannans, gellan, konjac, guar gum, inulin, karaya gum, laminarin, locust bean gum, pectins, pullulan, rice bran, scleroglucan, tragacanth, wheat starch, and xanthan.

• Polimer sintetik:cross-linked polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, carboxymethylcellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, polyethylene oxide, cellulose, starch, superporous hydrogels, polyacrylamide, polyisopropyl acrylamide, crosslinked starch, cross-linked hyaluronic, etc.

• Superdisintegran merupakan bentuk sediaan padat yang cepat mengalami disintegrasi dan disolusi setelah pemberian

• Superdisintegran secara fisik terdispersi dalam matriks sediaan dan akan mengembang ketika terpapar lingkungan yang basah

• Untuk menjamin tablet akan pecah sebagian, disintegran harus terdistribusi dalam matriks dan akan mengembang sangat cepat menjadi ukuran 10-40 g/g ( 1 gr superdisintegran mengabsorpsi 10-40 gr air atau medium air)

• Harus kompatibel dengan eksipien lain dan dapat dibuat menjadi tablet

Superdisintegran umumnya digunakan untuk membuat ODT (orally dissolving tablet) yang bermanfaat dalam meningkatkan kepatuhan pasien pediatrik dan geriatrik

Metode pembuatan ODT: freeze drying dan cetak langsung

Tablet yang dihasilkan harus dapat larut dalam mulut dalam waktu 5 – 15 detik

• Superdisintegran mempunyai kriteria sbb:- larut di mulut- terdispersi di mulut (orodisperse)- cepat larut- cepat meleleh- mempunyai rasa yang menyenangkan- mempunyai sifat alir yang baik- dapat dicetak menjadi tablet

• Swelling device dapat diberikan secara oral, dapat mengembang dalam saluran cerna bergantung pada sifat swelling dan mekanik yang diinginkan.

• Misal untuk aplikasi dalam lambung, ia harus kuat secara mekanik sehingga tahan terhadap tekanan lambung yang berlebihan

• Swelling device memerlukan kesesuaian dengan makanan dan obat, tahan terhadap perubahan dinamik lambung (pH, kontraksi, suhu, kandungan air dan makanan), dan harus dapat mengembang dengan ukuran yang masuk akal

Swelling device dapat berupa material yang swellable atau mengandung swelling agent

Swelling device yang mengandung bahan pengembang lebih populer dan diperhatikan

Swelling device dapat dibuat sebagai granul, tablet dan kapsul

Swelling device digunakan sebagai:• alat bantu diet• sediaan SR dan CR untuk pengobatan

lokal dalam lambung• SR dan CR dalam saluran cerna• penyampaian spesifik di kolon• pulse and triggered DDS • targeted gastroretentive device

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan:A. expandable GRDFB. swelling agent dan contoh (masing-masing 5)C. equiblirium swelling capacity dan faktor-faktor yang mempengaruhinya

2. Jelaskan karakteristik expandable GRDF3. Jelaskan prinsip dari expandable GRDF4. Ekspansi suatu sediaan dapat dicapai dengan apa saja?

jelaskan5. Jelaskan bagaimana pengosongan suatu sediaan obat dari

lambung6. Jelaskan mekanisme swelling agent7. Jelaskan faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam

pelepasan obat dari suatu expandable GRDF8. Jelaskan karakteristik dan sifat unfolding GRDF9. Jelaskan bagaimana suatu expandable GRDF dikatakan

aman10 Jelaskan pembuatan sampai evaluasi suatu expandable

GRDF (tujuan, alat, bahan, cara pembuatan, dan evaluasi)