Aplikasi Dari Derivatif Pati Dalam Sistem Nanodrug Delivery

8/18/2019 Aplikasi Dari Derivatif Pati Dalam Sistem Nanodrug Delivery

1/25

MAKALAH UTS BIOLOGI MOLEKULAR

APLIKASI DARI DERIVATIF PATI DALAM SISTEM NANODRUG DEL IVERY

Oleh:

Kelompok 10

Ananda Santia Citra Dewi (1406607855)

Fianna Utomo (1406552894)

Nur Safitrah Setiawati (1406607741)

Program Studi Teknik Kimia

Departemen Teknik Kimia

Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

Depok

April – 2016


2/25

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan

karunia-Nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang pemanfaatan turunan karbohidrat

sebagai penghantaran obat nano tepat pada waktunya. Penulisan makalah ini bertujuan untuk

memenuhi tugas untuk Ujian Tengah Semester 4 mata kuliah Biologi Molekuler dan juga

sebagai suatu media pembelajaran mandiri untuk dapat lebih memahami tentang pengaplikasian

turunan karbohidrat dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam penulisan makalah ini, kami ingin mendapatkan bantuan, dukungan, dan

bimbingan dari berbagai pihak, sehingga pada akhirnya makalah ini dapat terselesaikan dengan

baik. Oleh karena itu, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada:

- Ibu Rita Arbianti sebagai dosen mata kuliah Biologi Molekular

- Teman-teman kelompok 10 yang dalam waktu singkat bisa kompak dan saling bantu dalam

penyelesaian tugas ini.

- Semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini yang tidak dapat kami

sebutkan satu per satu.

Selanjutnya, kami juga menyadari bahwa baik dari segi sistematika penyusunan maupun

materi yang dipaparkan masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami berharap agar

adanya kritik dan saran yang sekiranya dapat membantu kami untuk perbaikan di masa yang

akan datang. Semoga makalah ini dapat memberikan kebermanfaatan, Amin.

Depok, 6 April 2016

Kelompok 10 ...


3/25

iii

DAFTAR ISI

Halaman Cover .............................................................................................................................. i

Kata Pengantar ............................................................................................................................. ii

Daftar Isi ....................................................................................................................................... iii

Daftar Gambar ............................................................................................................................. iv

Daftar Tabel ................................................................................................................................. iv

Pendahuluan ...................................................................................................................................1

A. Latar Belakang .......................................................................................................................1

B.

Tujuan Makalah ......................................................................................................................2

C. Manfaat Makalah ....................................................................................................................2

Isi .....................................................................................................................................................3

A. Nanodrug Delivery ................................................................................................................3

1. Nanopartikel dalam Drug Delivery ....................................................................................3

2. Toksisitas dari Sistem Nanodrug Delivery ........................................................................5

3.

Peran Eksipien dalam Nanodrug Delivery ........................................................................6

B. Karbohidrat (Pati) dalam Sistem Nanodrug Delivery ...........................................................7

1. Pati ( starch) ........................................................................................................................7

2. Mikropartikel Pati ..............................................................................................................9

2.1. Penggunaan Polyacryl Starch Microparticles pada Vaksin Adjuvant (Penunjang) ....9

2.2. Penunjang ( Adjuvants) Mukosa ................................................................................10

2.3. Polyacryl Starch Microparticels ...............................................................................12

3. Mikroenkapsul Pati ...........................................................................................................14

4. Nanopartikel Pati ..............................................................................................................17

Daftar Pustaka .............................................................................................................................20


4/25

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Ikatan Glikosidik dari Pati .............................................................................................8

Gambar 2. Struktur Amilosa ............................................................................................................8

Gambar 3. Struktur Amilopektin .....................................................................................................9

Gambar 4. Persiapan dari Mikropartikel Pati dan Konjugasi dari Antigen (sumber dari Niclas

Rydell). CDI, carbonyldiimidazol; TEMED, N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine ..................13

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Beberapa Nanopartikel dan Aplikasinya ...........................................................................4

Tabel 2. Preparasi Mikroenkapsul .................................................................................................15

Tabel 3. Preparasi Nanopartikel .....................................................................................................17


5/25

1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Nanoscience sudah didefinisikan secara bervariasi dari berbagai sumber, buku, jurnal,

dan web, namun satu hal yang sama; semuanya berkaitan dengan studi tentang kontrol

materi pada keadaan atomik dan molekular. Penyelidikan pada tingkat molekular biasanya

berada pada kisaran di bawah 100 nm. Dalam istilah sederhana, nanometer adalah 1 miliar

meter dan sifat material pada tingkat atomik atau subatomik dibedakan secara signifikan dari

sifat material yang sama yang ukurannya lebih besar. Meski sifat nanomaterial yang

dipelajari adalah untuk aplikasi secara fisika, mekanika, electrikal, magnetik, kimia, dan

biologi, namun kini perhatian para peneliti telah diarahkan untuk pengaplikasian

nanomaterial di bidang farmasi, terutama di bidang penghantaran obat. Hal ini dikarenakan

adanya tantangan dalam penggunaan material berukuran besar dalam penghantaran obat,

beberapa diantaranya adalah buruknya bioavailabilitas, stabilitas in vivo, kelarutan,

penyerapan usus, penghantaran yang sustain dan sesuai target ke tempat pengerjaan,

efektivitas terapi, efek samping yang umum, dan fluktuasi konsentrasi plasma obat.

Belakangan ini, beberapa penelitian dalam penghantaran obat nano (nano drug delivery)

telah dirancang untuk mengatasi tantangan-tantangan tersebut melalui pengembangan dan

pembuatan nanostruktur. Ada beberapa laporan bahwa nanostruktur memiliki kemampuan

untuk melindungi obat dari degradasi di dalam sistem gastrointestinal. Teknologi ini

memungkinkan penghantaran obat ke berbagai area tubuh. Teknologi ini juga

memungkinkan penghantaran obat yang sangat tidak larut dalam air dan dapat menyediakan

sarana untuk melakukan jalan memotong (bypass) organ hati, yang dapat mencegah efek

lintas pertama obat. Efek lintas obat ini adalah fenomena metabolisme obat dimana

konsentrasi obat berkurang sebelum mencapai sirkulasi sistemik. Obat yang hilang karena

proses absorpsi ini dipengaruhi oleh dinding usus dan hati. (Rowland M, 1972) “ Influence of

route of administration on drug availability“. Journal of Pharmaceutical Sciences 61 (1):

70 – 74))

Nanoteknologi meningkatkan bioavailabilitas oral obat karena mekanisme penyerapan

khususnya, seperti endositosis absorptif dan dapat berada dalam sirkulasi darah dalam waktu


6/25

2

yang lama, melepaskan obat secara terkendali, menyebabkan kurangnya fluktuasi

konsentrasi plasma, dan meminimalkan efek samping. Telah dilaporkan juga bahwa oleh

karena ukuran dari nanostruktur yang sangat kecil (nanoscale), nanoteknologi bisa

menembus jaringan dan dengan mudah dapat diserah oleh sel, memungkinkan penghantaran

obat yang efisien ke target tempat pengerjaan. Penyerapan dari nanostruktur mencapai 15-

250 lebih hebat daripada mikropartikel dalam jangkauan 1-10 mikrometer. Nanoteknologi

meningkatkan performa dan penerimaan dari bentuk sediaan (acceptability of dosage forms)

dengan meningkatkan efektivitas, keamanan, kepatuhan pasien, dan juga mengurangi biaya

kesehatan secara besar-besaran. Nanoteknologi juga dapat menambah performa obat yang

tidak bisa lolos fase uji klinik. Nanoteknologi dengan jelas menjanjikan untuk melayani

sebagai pembawa penghantar obat yang terpilih untuk obat konvensional yang lebih

menantang yang digunakan untuk pengobatan penyakit kronis seperti kanker, asma,

hipertensi, HIV, dan diabetes. Meski demikian, keuntungan dari penghantar obat nano

begitu banyak seperti yang dijabarkan di atas, namun tantangan yang harus dihadapi dari

penggunaan teknologi ini adalah dari segi keamanannya.

B. Tujuan Makalah

1. Mempelajari mengenai nanodrug delivery.

2. Mempelajari mengenai aplikasi karbohidrat/aplikasi pati pada sistem nanodrug delivery.

3. Mempelajari mengenai mikropartikel pati, mikrokapsul pati, dan nanopartikel pati.

C. Manfaat Makalah

1. Menjelaskan mengenai nanodrug delivery dan keamanannya.

2. Menjelaskan mengenai aplikasi karbohidrat/aplikasi pati pada sistem nanodrug delivery.

3. Menjelaskan mengenai mikropartikel pati, mikrokapsul pati, dan nanopartikel pati serta

kegunaannya dalam sistem nanodrug delivery.


7/25

3

ISI

A. Nanodrug Deli very

1. Nanopartikel dalam Drug Deli very

Perhatian dalam nanoteknologi meningkat secara pesat dalam bidang ilmiah

termasuk penghantaran obat, nanoimaging, dan aplikasi yang berhubungan dengan

medis lainnya. Nanopartikel dapat dibuat dalam banyak bentuk dan ukuran yang

berbeda-beda dengan menggunakan material organik dan inorganik. Nanopartikel

didefinisikan sebagai partikel kurang dari 100nm dalam diameter yang menimbulkan

sifat baru atau meningkatkan size dependent properties dibandingkan dengan partikel

berukuran besar dari bahan yang sama. Hal tersebut menyebabkan obat dapat

ditingkatkan bioavailibilitasnya sehingga proporsional dengan dosis dan juga

mengecilkan ukuran sediaan serta meningkatkan stabilitas obat.

Oleh karena penggunaan nanopartikel dalam penghantaran obat dan

nanomedicine selalu dibutuhkan untuk pemberian secara parenteral, sehingga pada

penggunaannya, pembawa polimer harus bersifat biokompatibel dan biodegradable.

Keuntungan menggunakan nanopartikel sebagai sistem penghantaran obat

menurut Mohanraj dan Chen, 2006:

Ukuran partikel dan sifat permukaan dari nanopartikel dapat dimanipulasi dengan

mudah untuk mencapai target obat baik secara aktif maupun pasif setelah

pemberian secara parenteral.

Nanopartikel penghantar obat dapat mengontrol dan memperpanjang pelepasan

obat pada saat tranportasi dan pada sisi lokalisasi, mengubah distribusi organ dari

obat, dan berikutnya mempengaruhi klirens dari obat sehingga dapat mencapai

peningkatan efikasi terapetik obat dan mengurangi efek samping.

Pelepasan secara terkontrol dan sifat degradasi partikel dapat diatur sesuai dengan

pemilihan jenis matriks. Drug loading secara relatif tinggi dan obat dapat

dimasukkan ke dalam sistem tanpa reaksi kimia, ini merupakan faktor penting

untuk memelihara aktivitas obat.


8/25

4

Mengarahkan obat ke organ target dapat dicapai dengan melekatkan ligan target

pada permukaan partikel atau menggunakan tuntunan magnet.

Sistem dapat diberikan dalam berbagai rute seperti oral, nasal, parenteral,

intraokular, dan lain-lain.

Isu utama dalam pencarian zat pembawa untuk sistem drug delivery berkaitan

dengan topik-topik berikut yang merupakan prasyarat dasar untuk desain material baru.

Topik-topik tersebut adalah pengetahuan tentang:

Penggabungan dan pelepasan obat

Stabilitas formulasi dan umur simpan obat

Biokompatibilitas

Biodistribusi dan targeting

Fungsionalitas

Selain itu, ketika digunakan hanya sebagai pembawa, efek samping yang mungkin

terjadi dari bahan sisa setelah pemberian obat harus dipertimbangkan juga. Pada hal ini,

nanopartikel biodegradable yang optimal adalah nanopartikel biodegradable dengan

umur yang terbatas selama terapi diperlukan. Tabel 1 menunjukkan beberapa

nanopartikel dan aplikasinya dalam ilmu kehidupan.

Tabel 1. Beberapa Nanopartikel dan Aplikasinya

Kelas Partikel Material Aplikasi

Material alami atau derivatif Kitosan

Dextran

Gelatin

Aglinat

Liposom

Pati

Drug/Gene delivery

Dendrimers Polimer bercabang Drug delivery

Fullerenes Carbon based carriers Photodynamics

Drug delivery


9/25

5

Polymer carriers Asam polilactic

Poli(cyano)akrilat

Polyethyleneimine

Blok kopolimer

Polikaprolakton

Drug/Gene delivery

Ferrofluids SPIONS

USPIONS

Imaging (MRI)

Quantum dots Selenida Cd/Zn Imaging

Diagnosis in vitro

Lain-lain Nanopartikel silikaCampuran dari bahan-

bahan di atas

Gene delivery

Tujuan penggunaan nanoparticle entrapment dari obat adalah untuk peningkatan

pengiriman ke atau serapan oleh sel-sel target, dan/atau pengurangan toksisitas dari obat

bebas ke organ non-target. Kedua situasi akan menghasilkan peningkatan indeks

terapeutik dan margin antara dosis menghasilkan keberhasilan terapi (misalnya;

kematian sel tumor). Untuk tujuan-tujuan tersebut, diperlukan nanopartikel yang

berumur panjang dan bersifat target-specific. Kebanyakan senyawa yang telah diteliti

adalah polimer biodegradable yang menghasilkan pelepasan obat setelah degradasi

terjadi.

2. Toksisitas dari Sistem Nanodrug Delivery

Walaupun sistem nanodrug delivery memiliki potensial yang besar dalam dunia

kesehatan, keamanan pemakaian sistem tersebut kepada tubuh manusia merupakan suatu

keprihatinan. Telah dilaporkan bahwa nanopartikel yang lebih kecil menunjukkan

peningkatan toksisitas oleh karena luas permukaannya yang juga meningkat (Guzmán,

Taylor, & Banfield, 2006). Sebagai contoh, studi telah meunjukkan bahwa nanotubes

bersifat toksik terhadap sel tubuh dan menyebabkan granuloma di dalam paru-paru dari


10/25

6

hewan percobaan. Nanopartikel dari logam/metal seperti tembaga, kobalt, titanium, dan

silikon, serta oksida mereka telah dilaporkan dapat menyebabkan efek beracun dan

inflamasi pada sel (Guzmán et al., 2006). Sebagai tambahan, nanopartikel titanium

oksida telah ditunjukkan dapat menyebabkan kerusakan pada DNA dan penyimpangan

kromosom. Sementara itu, nanopartikel hydroxyapatite (suatu subtansi yang terkait

dengan komponen mineral dari tulang dan gigi) ditemukan dapat menyebabkan kematian

sel.

3. Peran Eksipien dalam Nanodrug Deli very

The International Pharmaceutical Excipients Council (IPEC) mendefinisikan

eksipien sebagai substansi (selain bahan farmasi aktif dalam bentuk dosis jadi) yang

telah dievaluasi dengan benar untuk keamanannya dan disertakan dalam sistem drug

delivery, baik untuk membantu pengolahan, manufaktur, proteksi, support ,

meningkatkan stabilitas, bioavailabilitas, akseptabilitas pasien, membantu dalam

identifikasi produk, atau meningkatkan atribut lainnya dari keseluruhan keamanan dan

efektivitas dari sistem drug delivery pada saat pemakaian atau penyimpanan. (Robertson,

1999). Eksipien juga dapat didefinisikan sebagai bahan aditif yang digunakan untuk

mengkonversi bahan aktif farmasi menjadi bentuk sediaan farmasi sehingga cocok untuk

diadministrasikan ke pasien. Eksipien sudah tidak mempertahankan konsep awal mereka

sabagai inactive support , oleh karena pengaruh yang mereka miliki dalam aspek

biofarmasi dan teknologi. Fungsionalitas eksipien adalah saat ia setara dengan khasiat

dari bahan aktif. Untuk memberikan produk obat yang stabil, seragam, dan efektif,

sangatlah esensial/penting untuk mengetahui sifat-sifat dari bahan farmasi aktif, baik

bahan farmasi aktif itu sendiri atau saat dikombinasikan dengan bahan-bahan lain sesuai

dengan persaratan dari dosis dan proses yang diterapkan. Hal ini menegaskan pentingnya

eksipien dalam pengembangan bentuk sediaan/dosis obat.

Tujuan utama dari semua sistem drug delivery, termasuk nanodrug delivery,

adalah untuk mengembangkan formulasi yang berguna secara klinis untuk mengobati

penyakit pada pasien (Park, 2007). Aplikasi klinis memerlukan persetujuan dari FDA.

Selama ini, industri farmasi telah bekerja secara lambat dalam memanfaatkan sistem

drug delivery yang baru, terutama jika terdapat eksipien di dalam obat tersebut yang


11/25

7

secara umum dianggap tidak aman. Hal ini disebabkan oleh karena studi klinis yang

dibutuhkan untuk mendapatkan persetujuan dari FDA akan suatu entitas kimia baru

merupakan studi klinis yang panjang dan mahal. Sehingga, industri farmasi menolak

untuk menambahkan material belum teruji apapun yang membutuhkan persetujuan FDA.

Untuk mengatasi sikap enggan oleh industri tersebut, ilmuwan perlu untuk mencari cara

untuk menggunakan biomaterial lama, bukan hanya mengembangkan cara sistem drug

delivery yang baru saja. Penggunaan pati ( starch) baik asli atau yang sudah dimodifikasi

adalah strategi penting untuk mencapai tujuan ini. Hal ini karena pati bersifat

biokompatibel, tidak beracun, biodegradable, ramah lingkungan, dan murah tidak seperti

produk-produk sintesis. Pati secara umum adalah sumber terbarukan yang tidak

berpolusi dan lebih murah bagi pasokan berkelanjutan produk farmasi.

B. Karbohidrat (Pati) dalam Sistem Nanodrug Delivery

1. Pati (starch )

Pati yang merupakan sumber utama dari karbohidrat adalah tempat penyimpanan

polisakarida yang paling berlimpah di dalam tumbuhan, serta berbentuk butiran di dalam

kloroplas daun hijau dan amiloplas biji-bijian, kacang-kacangan, dan umbi-umbian

(Sajilata, Singhal, & Kulkarni, 2006). Pati adalah polisakarida yang terdiri dari

kumpulan molekul monosakarida atau glukosa (gula) yang tergabung menjadi satu

melalui ikatan glikosidik α-D-(1-4) atau α-D-(1-6). Pati terdiri dari 2 komponen

strukural utama, yaitu amilosa dan amilopektin.


12/25

8

Gambar 1. Ikatan Glikosidik dari Pati

Amilosa yang merupakan 15-20% dari pati adalah polimer linear yang tersusun

atas glukosa dengan ikatan α-D-(1-4). Struktur amilosa dapat linear atau bercabang

dengan derajat polimerisasi sampai 6000 dan memiliki massa molekular 105-106 g/mol.

Rantainya dapat membentuk heliks tunggal atau ganda.

Gambar 2. Struktur Amilosa

Sementara itu, amilopektin adalah molekul bercabang dengan ukuran yang lebih

besar dengan ikatan α-D-(1-4) atau α-D-(1-6). Massa molekular amilopektin adalh 107-

109 g/mol. Rata-rata derajat polimerisasinya adalah 2 juta, sehingga membuat

amilopektin menjadi salah satu molekul terbesar di alam. Ciri amilopektin adalah rantai

yang tersusun atas 20-25 glukosa di antara titik-titik cabangnya. Sekitar 70% massa dari


13/25

9

granula pati dianggap sebagai amorf dan 30% sisanya dianggap sebagai kristal. Bagian

yang amorf mengandung jumlah utama dari amilosa dan sedikit bagian dari amilopektin.

Bagian kristal terutama terdiri dari amilopektin (Sajilata et al., 2006).

Gambar 3. Struktur Amilopektin

2. Mikropartikel Pati

Penggunaan biodegradable microparticles sebagai dosis yang membentuk

pengaturan pada subsatnsi aktif kini sering dimanfaatkan karena kemampuannya dalam

mengantarkan protein. Pati merupakan salah satu polimer yang cocok untuk produksi

mikropartikel. Pati bersifat biodegradable dan telah lama digunakan sebagai bahan obat

dan pengantar vaksin secara oral dan melalui pencernaan. Sistem bioadesive berdasarkan polysaccharide microparticles telah secara signifikan meningkatkan sistem absorpsi obat

konvensional dan polipeptida sepanjang mukosa (lapisan lendir) pada saluran nasal

(pernafasan hidung). Salah satu contoh dari pemanfaatan ini adalah penggunaan

mikropartikel pati pada vaksin adjuvant (penunjang).

2.1. Penggunaan Polyacryl Starch M icroparticles pada Vaksin Adjuvant

(Penunjang)

Pada bidang penelitian vaksin, penelitian sering dilakukan untuk menemukan

strategi vaksin yang mampu menginduksi imun yang efektif merespon dan

melawan patogen baik pada sistem maupun mucosal levels. Imunisasi parenteral

tidak mengeneralisasi munculnya respon pada imun mucosal dalam bentuk of s-

IgA. Lebih baik lagi, antigen pada permukaan imun mukosa dipercaya penting


14/25

10

dalam kesuksesan induksi respon imun mukosa. Lebih jauh lagi, imunisasi pada

permukaan mukosa dapat menimbulkan respon imun pada beberapa jarak

permukaan mukosa. Penjelasan untuk fenomena adalah sistem imun mukosa pada

umumnya yang mana mengatur hubungan antar sisi induksi dan sisi efektor.

Namun, respon imun pada sisi efektor tidak seragam. Pada umumnya, respon imun

lebih kuat pada sekitar sisi efektor mukosa, atau sisi yang berhubungan dengan

drainase limfoid. Penting untuk mengerti kenakearagaman mukosa pada umumnya

sebelum memutuskan rute imunisasi dalam penelitian formula vaksin yang rasional.

Rute imunisasi melalui oral dan nasal merupakan imunisasi mukosa yang paling

banyak telah diteliti. Sisi lain mukosa seperti yang mencapai trakea, rektal, dan

vagina dapat dipulihkan dalam beberapa kondisi.

Inti dari pembahasan ini merupakan oral delivery dari antigen pada sisi

mukosa. Rute ini menawarkan beberapa keuntungan secara imunologika; mudah

untuk diberikan, harga murah, dan memiliki potensi peningkatan kenyamamnan

pasien. Di sisi lain, rute oral juga memiliki beberapa tantangan; i) lingkungan yang

berlawanan pada usus, ii) Serapan vaksin buruk melalui intestinal epitelium, dan iii)

Imunigenisitas yang buruk pada deliver agen melalui oral. Demikian, oral vaksin

membutuhkan strategi yang daat men-‘triger ’ respon imun protektif pada ketiadaan

reaksi inflammatory yang tidak diinginkan. Fakta bahawa hanya ada beberapa oral

vaksin komerial pada pasar merupakan cerminan dari kesulitan-kesulitan ini.

Sekarang, pelemahan seluruh vaksin sel oral melawan infeksi bakteri seperti yang

disebabkan oleh S.thypi dan Vibrio Cholerae telah terdaftar. Seluruh sel vaksin,

berhubungan pada safety problems.

2.2. Penunjang (Adjuvants ) Mukosa

Mekanisme dari aksi unutk pembantu masih beum dimengerti terlalu jelas,

karena imunisasi sering kali mangaktivasi riam reaksi. Namun akhir-akhir

ini,penelitian immunological dasar , kebutuhan akan sekuritas yang jelas dan dan

vaksin yang efektif, serta penelitian novel adjuvants untuk vaksin mukosa telah

emmipin ketertarikan dalam ilmu teoritikal dan mekanisme akan adjuvants dan


15/25

11

vaksin. Kemudian,secara luas adjuvant mukosa sekarang dapat diklasifikasi ke

dalam 2 kategori berdasarkan aksi mereka: imun potentiators dan delivery antigen

Imun potentiators adalah komponen yang secara langsung mengaktifkan sel

imun melalui reseptor spesifik dan atau sitokin pathways. Ini termasuk dalam toksin

based. Toksin based dan immunity sociated adjuvants. Contoh dari kategori ini

adalah toxin cholera (CT) dan E.coli heat-labile enterotoxin (LT) yang mana

merupakan oral adjuvant yang paling berpotensi yang dikenal saat ini. Khususnya,

CT dan LT secara efektif memperoleh respon imun mukosa yang kuat, tetapi juga

sangat meningkatkan sistem imunitas untuk co-administered antigen protein.

Secara struktural, toxin terdiri atas subunit: Subunit A toxic yang mana

mengaktivasi sistem adenylate cyclase dan subunit nontoxic pentamerij-B (yang

dikenal dengan nama CTB dan LTB) yang bertanggung jawab dalam pengikatan

untuk menghasilkan reseptor monosialoganlioside GM1 pada semua sel nukleat.

Kegunaan toxin pada manusia, bagaimanapun pula, terbatas akan tingkat racunnya.

Dalam rangka untuk mengatasi, secara langsung tempat mutagenesis telah

dihadirkan pada toxin. Generasi CT dan LT mutant yang mana telah mereduksi

tingkat keracunan, tetapi aktivitas adjuvant dalam hewan tetap signifikan saat

diberikan melalui rute nasal, dan pada tingkatan lebih sedikit, melalui rute oral.

Sistem delivery antigen dimaksudkan untuk menempatkan antigen secara spesifik

pada tempat induksi dan menargetkan mereka untuk mengunci sel imun perti

APCs. Polyacryl Starch Microparticels yang akan dipelajari pada bagian ini masuk

dalam kategori tersebut.

ISCOMs ( Immunostimulating Complex Moleculs) ssebesar 40nm yang

berstruktur seperti sangkar yang terentuk secara spontan sat bercampur dengan

Quil-A, yang mana cuga memiliki properti immunostimulatory, dengan kolesterol.

Formasi dari struktur ISCOM dan inkoporasi dari antigen utamanya termedikasi

oleh interaksi hidrofobik. Imunisasi oral dengan ISCOMs mengandung model

antigen ovalbumin (OVA) yang menyebakan sistem respon imun mukosa yang

luas. Sebagai tambahan, ISCOMS secara umum dikenal sebagai adjuvant yang

efektif untuk stimulasi cytotoxic T limfosit (CTL),


16/25

12

Liposomes merupakan struktur uni dan multi-laminar dari fosfolipid bilayers

yang merapat dan membentuk lintasan. Ukuran liposomes bervariasi dari 50nm

hingga beberapa mikrometer. Antigen hidrofilik tergabung kedalam struktur

liposomal dan antigen amphifilik dapat berasosiasi kedalam bilayer. Liposom

konvensional sensitif terhadap degradasi dalam saluran pencernaan. Mikropartikel

PLG induce kedua sistem dan mukosa humoral respon bersamaan dengan CTL

diperangkap oleh antigen setelah imunisasi oral.

2.3. Polyacryl Starch Microparticels

Poluacryl Starch Microparticels disiapkan dari hydrolysed startch

(maltodextrin) yang mana acrylolated dengan membuat glycidyl acrylate bereasi

dengan starch (pati). This occurs mainly at the primary kelompok hidroksil pada

posisi 6 dari unit glukosa pada karbohidrat dan derajat derivatisasi, yang

didefinisikan sebagai bilangan kelompok acryloyl per residu gluosa. Biasanya

bilangan ini bernilai sekitar 0,13-0,14 untuk polyacryl starch.

Partikel terbentuk dari polimerisasi redikal dari grup acrylic menggunakan

ammonium peroksidisulfat dan N,N,N’,N’-tetrametiletildiamin (TEMED) sebagai

inisiator dalam emulsi water-in-oil. Ukuran partikel diukur menggunakan laser

diffractometer ; Polyacryl Starch berdiameter bilangan distribusi sekitar 2-3

mikrometer.

Antigen secara kovalen terkonjugasi dengan mikropartikel menggunakan

metode carbodiimide bethell . Grup hidroksil bebas pada gula residu teraktivasi

dengan carbonyldiimidazol (CDI) dan bereaksi dengan grup bebas amino pada

antigen. Partikel emiliki struktur dengan porositas tinggi dan antigen konjugasi

kemudian dapat ditemukan sepanjang partikel. Konjugasi antigen menyediakan

proteksi dari degradasi dalam saluran pencernaan dan cross links antara

hidrokarbon yang terbentuk selama preparasi partiel memperlambat degradasi pati

akibat hidrolisis.


17/25

13

Gambar 4. Persiapan dari Mikropartikel Pati dan Konjugasi dari Antigen

(sumber dari Niclas Rydell). CDI , carbonyldiimidazol; TEMED, N,N,N',N' -

tetramethylethylenediamine

Setelah injuksi melaui pembuluh darah, partikel akan terdistribusi sepanjang

sistem reticuloendothelial , dan berakhir di lisosomal vacuomes pada sel Kupffer di

hati. Lebih lanjutnya, mikropartkel starch (pati) memeiliki efek stimulatory yang

lemah pada makrofag, yang mana menstimulasi produksi IL-1 dan H2O2.

Mikropartikel pati memiliki properti adjuvants setelah diteliti pada percobaan oral

pada tikus. Imunisasi oral menggunakan model serum albumin antigen manusia

(HSA) terkonjugasi pada mikropartikel menyebabkan respon sistem imun yang

kuat pada tikus. Respon yang mirip dan proteksi dari infeksi juga tamak pada

konjugasi antigen dari Mycobacterium tuberculosis dan S.enteritidis. Namun,

partikel ini sendiri tidak terimmunogenisasi.


18/25

14

3. Mikroenkapsul Pati

Mikroenkapsulasi adalah sebuah proses mengurung suatu zat di dalam sebuah

membran untuk memberntuk mikrokapsul. Proses ini menyediakan sebuah cara yang

sederhana dan biaya yang efektif untuk mengurung material bioaktif di dalam membran

polimerik semipermeabel, yaitu membran semipermeabel yang terbentuk dari polimer

atau makromolekul. Material bioaktif merupakan material yang biasa digunakan untuk

memperbaiki dan merekonstruksi tubuh manusia. Material bioaktif mempunyai

kemampuan untuk terikat secara langsung dengan tulang dan lebih stabil serta lebih

tahan lama sebagai bahan implan.

Baik polimer sintetik/buatan (misalnya polietilen dan nilon) ,semi-sintetik yang

merupakan hasil modifikasi polimer alami dan sintetik, maupun polimer alami,

semuanya telah dimanfaatkan dan diinvestigasi secara ekstensif sebagai persiapan

material untuk mikrokapsul. Meski polimer sintetis menunjukkan stabilitas kimia,

biokompatibiltas (kemampuan suatu bahan untuk menyebabkan timbulnya suatu respon

biologis dalam pemakaiannya dalam tubuh) polimer sintetis yang tidak memuaskan

masih menjadi hambatan bagi mereka untuk menjadi aplikasi klinik yang potensial.

Berbeda dengan polimer alami yang selalu menunjukkan tingkat racun yang sedikit dan

bahkan tidak ada, tingkat imunogenesitas yang rendah, sehingga membentuk

biokompatibilitas yang baik. Polimer alami telah menjadi polimer yang disukai untuk

digunakan dalam sistem mikroenkapsulasi.

Diantara polimer alami, alginat yang merupakan hidrokoloid alami dari rumput

laut coklat, adalah satu dari material yang sering digunakan untuk membentuk

mikroenkapsul; namun, turunan pati sekarang menjadi sorotan untuk membentuk

mikroenkapsul. Dalam waktu singkat, mikrosfer pati nasal bioadesif dengan paruh waktu

yang diperpanjang secara signifikan telah dilaporkan untuk beberapa agen terapeutik,

sebagai contohnya insulin. Bioavailabilitas dari enkapsulasi gentamicin (antibiotik) yang

telah ditingkatkan untuk administrasi parenteral dari besi oksida untuk meningkatkan

kontras dalam pencitraan resonansi magnetis telah dilaporkan. Penjelasan lebih lanjut

dijabarkan dalam Tabel 2.


19/25

15

Tabel 2. Preparasi Mikroenkapsul

Judul Studi Referensi Ringkasan

1. Sistem multicompartmental

yang cerdas berdasarkan pada

mikrosfer pati yang sensitif

panas untuk pelepasan obat

yang terkontrol oleh

temperatur ( An intelligent

multicompartmental system

based on thermo sensitive

starch microspheres for

temperatur-controlled release

of drug )

Fundueanu,

Constantin,

Ascenzi, dan

Simionescu

(2010)

Mikrosfer pati dengan sifat

responsive panas dan kelompok

anion kuat yang berfungsi dengan

baik, dapat mengikat obat secara

elektrostatik

2. Studi tentang pati jagung

dengan tingkat amilosa yang

tinggi sebagai pelapis obat

yang mencegah terjadinya

pelepasan bertaraf food grade

dalam sistem model

mikroenkapsul (Study of high

amylose corn starch as foos

grade enteric coating in a

microencapsule model

system)

Dimantov,

Greenberg,

Kesselman,

dan Shimoni

(20014)

Penggunaan paling potential dari

pati jagung dengan amilosa

berkadar tinggi yang dilapisi

dengan pelapis obat berkualitas

makanan untuk perlindungan inti

material dari peleburan di lambung

dan dari pelepasan di usus kecil.

3. Biodegradasi berkaitan

dengan mikroenkapsul pati

dan protein yang berisi

inhibitor proteinase untuk

Larionova,

Ponchel,

Duchene, dan

Larionova

Dalam studi ini, serum albumin

yang dicampur dengan

mikroenkapsul dipersiapkan

menggunakan interfasial klorida


20/25

16

pemberian protein oral

( Biodegradable cross-linked

starch/protein microcapsules

containing proteinase

inhibitor for oral proteion

administration)

(1999) terephthaloyl. Mikroenkapsul

dimuat oleh aprotinin yang

dilindungi amino dengan

memasukkan inhibitor protease

dalam fase aqueous selama proses

pengaitan. Mikroenkapsul bisa

ditingkatkan dengan keberadaan

-amilase.

4. Catatan tentang

mikroenkapsulasi protease

pancreas untuk perlindungan

terhadap pencernaan lambung

( A note on the

microencapsulation of

pancreatic protease for

protection against gastric

digestion)

Lin dan Lee

(1993)

Dalam studi ini, zeolit, cellulose

acetate phthalate(CAP), dan pati

maizena dulunya digunakan

sebagai material pelapis untuk

enkapsulasi protease pancreas,

yang mana diusulkan sebagai cara

untuk meningkatkan efisiensi

makanan dan laju pertumbuhan

babi weanling.

5. Efek dari opsonins pada

penyerapan makrofage dari

mikropartikel polyacrylstarch

( Effect of opsonins on the

microphage uptake of

polyacrylstarch

microparticles)

Artursson dan

Sjoholm

(1986)

Dalam studi ini, penyerapan

makrofage dari pati-poliakril dan

mikropartikel poliakrilamida

diinvestigasi secara in vitra.

Hasilnya menyarankan bahwa

mikropartikel pati-poliakril dengan

cepat difagositosis oleh makrofage

lapis tunggal.


21/25

17

4. Nanopartikel Pati

Nanopartikel merupakan partikel solid dan koloidal yang terdiri dari zat

makromolekular yang ukurannya bervariasi dari 10 sampai 1000 nm. Obat dapat terlarut,

terperangkap, teradsorpsi, terikat, dan terenkapsulasi ke dalam matriks nanopartikel.

Matriks tersebut bisa merupakan material yang bersifat biodegradasi seperti polimer atau

protein bioaktif yang melumpuhkan atau agen terapeutik. Beberapa dari studi terkini

dalam bidang ini diberikan penjabarannya dalam Tabel 3.

Tabel 3. Preparasi Nanopartikel

Judul Studi Referensi Ringkasan

1. Nanopartikel

dibuat dari novel

turunan pati untuk

penghantaran obat

transdermal

( Nanoparticles

made from novel

starch derivatives

for transdermaldrug delivery)

Santander-Ortega

etal. (2010)

Nanopartikel propel-pati dilaporkan

menunjukkan tingkat enkapsulasi yan

tinggi untuk tiga model obat (asam

flufenamik, testosterone, dan kafein) yang

ditujukan untuk penghantaran obat

transdermal.

2. Penghantaran

insulin yang

efektif

menggunakan

nanopartikel pati

sebagai penbawa

trans-nasal

mucoadesif yang

potensial

( Effective insulin

Jain, Khar, Ahmed,

and Diwan (2008)

Dalam studi ini, nanopartikel pati

mucoadhesive (Nps) untuk penghantaran

insulin trans-nasal dipersiapkan dan

investigasi yang dilakukan menunjukkan

adanya peningkatan (enhanced) gradient

konsentrasi


22/25

18

delivery using

starch

nanoparticles as a

potential trans-

nasal

mucoadhesive

carrier )

3. Nanopartikel

pati dialdehid:

Persiapan dan

aplikasi sebagai

pembawa obat

( Dialdehyde

starch

nanoparticles:

Preparation and

applications as

drug carrier )

Yu, Xiao, Tong,

Chen, and Liu

(2007)

Dalam studi ini, nanopartikel pati

dialdehid ditunjukkan untuk menjadi

efektif untuk pelepasan yang terkontrol

untuk doxorubicin. Studi ini juga

mendemonstrasikan bahwa nanopartikel

memiliki keseimbangan termal yang baik,

ukuran partikel yang kecil, kadar racun

biologis yang rendah, dan secara perlahan

melepaskan obat antikanker.

4. Persiapan dari

nanotpartikel pati

folat-konjugat dan

aplikasinya dalam

vektor pembawa

obat untuk tumor

target

( Preparation of

folate-conjugated

starch

nanoparticles and

Xiao et al. (2006) Modifikasi folat dengan PEG

dikonjugasikan ke permukaan

nanopartikel pati untuk mendapatkan

nanopartikel pati folat-konjugat (FE-

PEG/StNP). Studi ini juga menunjukkan

bahwa FA-PEG/StNP merupakan

pembawa potensial untuk penghantaran

obat anti kanker (doxorubicin) tepat pada

target


23/25

19

their application

to tumor targeted

drug delivery

vector )


24/25

20

DAFTAR PUSTAKA

Cerealchemistry. 2016. Starch Structure. [ONLINE]

http://cerealchemistry.aaccnet.org/doi/pdf/10.1094/1891127012.001. Diakses 5 April 2016.

Dimantov, Anna, et.al. 2004. Study of High Amylose Corn Starch as Food Grade Enteric

Coating in A Microcapsule Model System. Innovative Food Science & Emerging

Technologies. Vol. 5: 93-100.

Fundueanu, G, et.al. 2010. An Intelligent Multicompartmental System Based on Thermo-

Sensitive Starch Microspheres for Temperature-Controlled Release of Drugs. [ONLINE]

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20414809. Diakses 7 April 2016.

Jain, Akhlesh Kumar, et.al. 2008. Effective Insulin Delivery Using Starch Nanoparticles as A

Potential Trans-Nasal Mucoadhesive Carrier. European Journal of Pharmaceutics and

Biopharmaceutics. Vol. 69: 426-435.

Jong, Wim H De, dan Paul JA Borm. 2008. Drug delivery and nanoparticles: Applications and

hazards. [ONLINE] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2527668/. Diakses 7

April 2016.

Larionova, N.V., et.al. 1999. Biodegradable Cross-Linked Starch/Protein Microcapsules

Containing Proteinase Inhibitor for Oral Protein Administration. International Journal of

Pharmaceutics. Vol 189: 171-178.

Rodrigues, Asha, dan Martins Emeje. 2012. Recent Applications of Starch Derivatives in

Nanodrug Delivery. Elsevier: Carbohydrate Polymers. Vol. 87: 987-994.

Rydell, Stertman, and Sjöholm. 2005. Starch microparticles as vaccine adjuvant [Online]

https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:165476/FULLTEXT01.pdf. Diakses 6 April

2016.

Santander-Ortega, M.J, et.al. 2010. Nanoparticles Made from Novel Starch Derivatives for

Transdermal Drug Delivery. Journal of Controlled Release. Vol. 141: 85-92.


25/25

21

Subaryono. 2010. Modifikasi Alginat dan Pemanfaatan Produknya. Squalen. Vol 5: 1-7.

Aplikasi Dari Derivatif Pati Dalam Sistem Nanodrug Delivery

Documents

Transcript of Aplikasi Dari Derivatif Pati Dalam Sistem Nanodrug Delivery