Robert Tungadi, S.Si., M.Si., Apt

Definisi

Ilmu yang mempelajari hubungan sifat fisika-kimia molekul obat dan teknologi farmasi dengan absorpsi obatSediaan obat adalah zat aktif yang dikemas menjadi suatu bentuk yang memudahkan pasien menggunakan dan mudah dibawa,terjaga kestabilannya dsb

Zat Aktif (Active Ingredient) (molekul obat)Zat aktif (molekul obat) berasal dari isolasi dari tanaman atau sintesisHasilnya berupa kristal atau amorf (tidak berbentuk)Tergantung dari kondisi (temperatur,pH dsb) maka kristal yang diperoleh dapat berbeda sifat fisiko kimianya.Sifat fisikokimia yang utama dalam farmasi yaitu kelarutan (air,minyak), ikatan obat-protein.

Proses Zat Aktif Dan Sediaan Obat Dalam Saluran CernaBentuk sediaan yang diberikan peroral mula mula mengalami disintegrasi dalam lambung (tablet,kapsul), suspensi, dan solutio langsung bercampur dengan cairan lambungZat aktif terlepas dari bentuk sediaan, masuk kedalam cairan lambung. Lalu terjadi pelarutan (disolusi)Obat terlarut yang bersifat asam lemah akan melewati sel sel lambung masuk kedalam pembuluh darah.(absorpsi)

Zat aktif basa lemah sedikit terserap dalam lambung, dia masuk kedalam usus dan diserap dalam usus.Sel lambung dan usus atau sel sel lain seluruh tubuh dibungkus oleh membran sel.Zat aktif atau molekul obat harus menyeberangi (melintasi) membran sel agar dapat masuk kedalam plasma sel kemudian keluar untuk terdistribusi ke seluruh tubuh

Membran sel dan absorpsi molekul obatMembran sel tersusun dari protein, lemak dan karbohidrat.Protein berperan dalam aktivitas farmakologik obat (reseptor)Lipid merupakan barier yang dapat menyeleksi molekul obat yang akan masuk kedalam sel.Hanya molekul obat yang larut lipid yang mudah melewati membran sel (diabsorpsi)

Sifat Fisika Kimia Molekul ObatMolekul obat terdapat dalam tiga bentuk yaitu elektrolit kuat, non elektrolit dan elektrolit lemah.Elekltrolit kuat yaitu garam NaCl, KCl, NaHCO3 yang umumnya diberikan dalam bentuk infus langsung ke vena.(Infus Ringer, NaCl fisiolo gis,Meylon)Nonelektrolit seperti glukosa atau sakarosa Ekelektrolit lemah merupakan sebagian besar molekul obat. (Diazepam,Glibenklamid, Sefalek sin dsb)

Mekanisme absorpsi molekul obatObat yang mudah larut lemak diabsorbsi dengan difusi pasifElektrolit kuat dan nonelektrolit sukar larut lemak sehingga umumnya menggunakan tranport aktif menggunakan karier (Pompa Na, ATP dsb)Elektrolit lemah dalam cairan lambung akan berdisosiasi menjadi bentuk ion dan nonion.

Pengaruh pH Saluran CernaElektrolit lemah dalam air akan terdisosiasi menjadi bentuk ion dan nonion.Bentuk ion sukar larut dalam lipid sehing ga sukar melewati membran.Bentuk non ion mudah larut dalam lipid se hingga mudah melewati membran sel. pH lambung 1-3 (asam) dan pH usus >6) relatif lebih basa.

Hukum Handerson HasselbalchHk.Handerson Hasselbalch atau teori partisi pH adalah teori pengaruh pH terhadap disosiasi el ektrolit lemah.Teori ini telah dibicarakan di Kimia Fisika mau pun Farmasi fisika.Penggunaannya dalam Biofarmasetika ialah untuk menghitung persentase bagian ion dan non ion setelah obat masuk ke lambung atau usus, mata telinga, vagina, anus.

Perbandingan ion dan non ionPenyusunan kembali persamaan Hukum Handersson Hasselbalch akan didapat :Ion/non ion = 10(pH-pKa) untuk asam lemahIon/non ion = 10(pka-pH) untuk basa lemahAspirin mempunyai pKa 3,5 maka dalam lambung (pH 1-3)perbandingan ion/nonion = 10(2,5 3,5) = 10-1 atau 1/10Aspirin dalam lambung lebih banyak dalam bentuk nonion berarti lebih banyak diserap dilambung

Menggunakan rumus asam lemah.

Aspirin dalam ususIon/nonion = 10(pH-pKa) = 10 (6,5-3,5)=103 = 1000 atau ion/nonion = 1000/1 berarti dalam usus aspirin lebih banyak dalam bentuk ion, sehingga sedikit terserap.Walaupun aspirin sedikit terserap dalam usus tetapi karena aspirin dalam lambung hanya 6 jam sedangkan dalam usus 12 jam dan usus jauh lebih luas dari lambung maka akhirnya diserap di ususMol obat diserap dalam usus minimal 0,1-1%

Penyerapan basa lemahAtropin suatu basa lemah dengan pKa 9,5, dalam lambung ion/nonion = 10(pka-pH)= 10(9,5-2,5) = 107 = 10000000/1, berarti atropin sedikit diserap dilambung.Dengan cara yang sama dalam usus dida pat atropin lebih banyak diserap.Asam lemah lebih banyak/cepat diserap di lambung dan basa lemah diusus.

Efek penambahan asam/basa pada FormulaFormula sediaan obat harus memperhatikan si fat fisika-kimia molekul obat.Penambahan senyawa obat yang dapat mengu bah pH lambung atau usus kemungkinan dapat mempengaruhi absorpsinya.Penambahan senyawa basa yang menaikkan pH lambung seperti bikarbonas natrikus kemung kinan akan mengurangi bentuk nonion. Senya wa obat asam seperti aspirin, asam etakrinat Sebaliknya penambahan senyawa asam yang menurunkan pH usus akan mengurangi bentuk nonion senyawa basa seperti atropin,kofein.

Kelarutan obatDalam lambung molekul obat harus dapat larut dalam air, pada saat melintasi membran dia ha rus dapat larut dalam lemak.Molekul obat yang kelarutannya dalam air terlalu besar (sangat polar) seperti antimikroba amino glikosida sukar sukar larut lemak sehingga su kar diserap tidak diberikan peroral tapi intravena.Molekul obat yang kelarutannya dalam lemak terlalu besar (sangat nonpolar) sukar larut air seperti tiopental sukar diserap tidak diberikan peroral tapi disuintikkan

pKa beberapa obat

Nama ObatSifat kimiapKaAmitriptilinBasa9.4AmfetaminBasa9.8AspirinAsam3.5AtropinBasa9.8KofeinBasa9.8KodeinBasa6.0Asam etakrinatasam3.5Asam nalidiksatasam6.7

.Koefisien Partisi lemak/airMolekul obat yang mudah diserap adalah molekul obat yang kelarutan dalam lemak dan air seimbang.Di farmasi fisika telah dipelajari dan diprak tikumkan tentang partisi lemak air.Merupakan perbandingan konsentrasi molekul obat dalam dua fase pelarut yang sukar campur Polar (air) dan nonpolar (lemak).

Dalam pelaksanaanya fase non polar dapat digunakan oktanol, kloroform, sikloheksan, isopropil miristat.Fase polarnya digunakan larutan dapar dengan pH tertentu temperatur 30o atau 37o CAlatnya digunakan corong pisah atau erlen meyer, diisi dua macam pelarut tersebut, dikocok kemudian ditetapkan kadar mole kul obat dalam masing masing pelarut.

Kegunaan Nilai Partisi Lemak/AirKoefisien partisi lemak air umumnya lebih cocok digunakan untuk meramalakan absorpsi obat melalui lambung, rongga mulut, kolon dan klit dibanding usus, sebab usus mempunyai luas permukaan yang jauh lebih besar.Koefisien partisi lemak air merupakan indikator penyimpanan obat dalam lemak. Kadar Lemak 15 25% dan obesitas 60%.Fenomena hang over dari barbiturat disebabkan pelepasan barbiturat dari depo lemak secara perlahan.

Pengaruh pH terhadap Koefisien partisi Lemak/AirPerubahan pH fase air akan mengubah derajat disosiasi elektrolitBagian nondisosiasi lebih larut dalam fase nonpolar daripada bagian terdisosiasi.pH naik maka koef.partisi obat asam akan turun dan sebaliknya basa naikpH setiap organ berbeda sehingga akan mempengaruhi absorpsi/transport elektrolit lemah yang mengguinakan difusi pasif.

Keringat 4.0-6.-894.5Urin 4.8-7.55.7Anak 5,1-7,2Feses 5.85-8.457.2Anak4.6-5.2Stomach1.0-3.5Duodenum 6.5-7.6Jejunum6.3-7.3Ileum 7.6 Kolon7.9-8.0Rektum7.8Plasma7.40Dikutip dari Handbook ofPharmakokinetics WA Ritschel 80

Ringkasan Absorpsi Lintas membranMembran GI adalah barier penyaring lipidHanya dilewati oleh bentuk nonion dari asam/basa lemahpH lambung 1-2 dan pH usus 5.5Molekul obat dengan koefisien partisi ting gi absorpsinya lebih cepat.Asam lemah (pKa rendah) absorpsinya lebih cepat pada pH 3 (lambung)Basa lemah (pKa tinggi) absorpsinya lebih cepat pada pH 7.8 (Usus)

Disolusi Obat.Molekul obat sebelum melintasi membran harus larut dalam cairan lambung dan usus.Setelah melintasi membran harus larut dalam plasma sel.Kecepatan melarutnya molekul obat dalam cairan lambung merupakan faktor penentu absortpsi obat.

Kecepatan pelarutan molekul obat disebut disolusiKecepatan pelarutan obat mengikuti Hukum Ficks pertama, kemudian dijabarkan lebih lanjut menjadi Hukum Noyes dan WhitneyDC/dt = KS(CS-Ct) Dc/dt = kecepatan disolusiK = parameter disolusiS= luas permukaan partikelCs= larutan jenuh molekul obat dipermukaan partikel = kelarutan molekul obat.Ct =konsentrasi molekul obat dalam cairan lambung.

CS = larutan jenuh = kelarutan molekul obat.Jika suatu partikel dimasukkan kedalam cairan pelarutnya maka mula mula bagian permukaannya akan masuk kedalam pelarut sehingga membentu larutan jenuh Cs.Kelarutan molekul obat adalah sejumlah molekul obat (gram) yang dimasukkan kedalam pelarut nya(100 ml), sehingga membentuk larutan jenuh , oleh karena itu Cs harganya sama dengan kelarutan molekul obat tersebut.

Oleh karena molekul obat yang terlarut dalam cairan lambung dan usus selalu diserap masuk kedalam pembuluh darah maka nilai Ct menjadi sangat kecil, sehing ga diabaikan terhadap Cs (kondisi Sink.)Dalam percobaan disolusi menggunakan alat disolusi digunakan bejana yang besar satu liter, maksudnya untuk meniru kondisi dalam lambung sehingga Ct jauh lebih kecil.Cairan dibuat asam seperti asam lambung dan suhu juga suhu tubuh.

Kondisi SinkSink maknanya tenggelam, maksudnya harga Ct jauh lebih kecil daripada Cs, sehingga Ct dapat diabaikan.Karena kondisi Sink ma rumus Noyes-Whitney menjadi :Dc/dt = KSCsKecepatan disolusi tergantung dari S(luas permukaan) dan Cs(kelarutan)

Luas permukaan partikelS singkatan dari surface area atau luas permukaan partikel.Semakin kecil partikel semakin luas permukaan (berbanding terbalik) sehingga kecepatan disolusinya semakin besar dan kecepatan absorpsinya juga besar.Pengecilan partikel melalui penggerusan memperbesar absorpsi molekul obat, namun jika terlalu kecil dap[at menggumpal sehingga disolusi berkurang.

Ukuran partikel molekul obat masing masing ada optimumnya.Konsentrasi kloramfenikol 50m sama dengan ukuran kloramfenikol 200 mNovobiosin micronize mempunyai disolusi lebih cepat dari yang nonmicronize.Disolusi Sulfadiazin micronize lebih besar dari sulfadiazin USP.Untuk mengurangi absorpsi obat seperti yang terjadi pada obat cacing fenotiasin ukuran partikelnya justru diperbesar.

Kelarutan Molekul ObatCs tidak lain kelarutan obat , berbanding lurus dengan kecepatan disolusi.Saat sintesis molekul obat,tergantung kondisi kristal yang diperoleh dapat berbentuk kristal (saja), amorf, hidrat, anhidrat, solvat, ansolvat.Bentuk bentuk tersebut mempunyai sifat kimia-fisika (terutama kecepatan pelaru tan) yang berbeda.

Kristal dan amorfAmorf tidak berbentuk atau serbuk, untuk menjadi kristal memerlukan energi yang besar.Akibatnya pada saat dilarutkan kristal lebih lambat larut sebab juga memerlukan energi pelarutan yang lebih besar dari amorf.Molekul obat yang telah banyak diteliti tentang kelarutan kristalnya yi novobiosin, kloramfenikolNovobiosin amorf kelarutannya 10 x kristalnyaDalam larutan berair ( novobiosin amorf lama lama berubah menjadi (suspensi) menjadi kristal yang dapat diperlambat dengan penambahan suspending agent metilselulosa, PVP, Na-alginat.

Data Absorpsi Novobiosinpada anjing peroral

JamGaram NaNovobiosinAmorfGaram Ca-NovobiosinKristal0.56.09.0010.54016.40214.629.526.80322.222.319.00416.923.715.70510.420.213.8066.417.510.00

Penjelasan data NovopbiosinBentuk kristal suspensi novobiosin tidak terdeteksi, berarti novobiosin kristal tidak terserap pada percobaan ini.Bentuk amorf memperlihatkan kadar puncak yang lebih tinggi dari garamnya dan waktu mencapai kadar puncak lebih cepatGaram kalsium mempunyai puncak lebih tinggi dan lebih cepat dari garam Natrium

PolimorfiDalam sintesis obat kristal yang dapat ter jadi berbagai bentuk kristal, Berbagai bentuk kristal ini umumnya mem punyai sifat kimia dan farmakologik yang sama namun sifat fisikanya berbeda. Keadaan ini disebut polimorfi.Berbagai obat yang telah diketahui mempunyai polimorfi yaitu novobiosin, kloramfenikol, steroid, sulfamid, barbiturat.

KloramfenikolSuatu kristal yang pahit, sukar larut, dalam bentuk suspensi sirup tidak bisa diberikan kepada balita atau anak anak.Untuk menghilangkan rasa pahit para ahli sintesis obat mereaksikannya dengan as am lemak palmitat/stearat terbentuk ester kloramfenikol palmitat /stearat yang tidak pahit namun tetap sukar larut.

Pada waktu rekristalisasi Kristal ester klor amfenikol stearat/palmitat ternyata terda pat dalam beberapa bentuk ada yang am orf, kristal , kristal , dan kristal Bentuk amorf dan kristal lebih mudah la rut daripada dan .Baik amorf, kristal semuanya sukar larut sehingga harus disediakan dalam bentuk suspensi.Anderson, Australia, menyimpulkan kon sentrasi plasma kloramfenikol 10x

Ester ester kloramfenikol tersebut invitro tidak aktif, dalam lambung dihidrolisa kembali menjadi kloramfenikol basa yang aktif mikrobiologikPolimorfi juga terjadi pada prednisolon, me tilprednisolon, krtison, aspirin denagn fenomena seperti kloramfenikol sterat maupun palmitat

Daftar Obat Yang Mempunyai Polimorfi

Nama Zat aktifJumlah polimorfiAspirin2-7Barbital4Estradiol4Fluorokortison asetat4Flusinolon asetonida2Heksametason asetat4Hidrokortison4Hidrokortison asetat2Hidrokortrison butilasetat2

Daftar Obat Yang Mempunyai Polimorfi Lanjutan

Kloramfenikol palmitat3Kortison asetat5Kortison butil asetat4Metilprednisolon2Metiltestosteron1Novobiosin2Prednisolon3Prednisolon asetat1Prednisolon butil asetat4Prednisolon fosfat1

Daftar Obat Yang Mempunyai Polimorfi Lanjutan

Prednison2Prednison asetat2Progesteron5Riboflavin3Spironolakton3Sulfatiazol3Testosteron3

Hidrat dan AnhidratSenyawa obat tertentu pada saat kristali sasi dapat mengikat H2O, kristal yang be gini disebut hidrat. Bila H2Onya dihilang kan disebut anhidrat.Anhidrat umumnya mempunyai kelarutan lebih tinggi dari hidrat.Beberapa senyawa obat yang mempunyai bentuk hidrat dan anhidrat yaitu ampisilin, kofein, derivat penisilin, glutetimid, PAS, Kalsium fenobarbital.

Pengaruh Tehnologi Terhadap Disolusi dan Absorpsi Molekul ObatAmorf, kristal, polimorfi, hidrat dan anhi drat a dalah bentuk alamiah suatu kristal pada saat kristalisasi.Farmasis harus me milih bentuk ben tuk tersebut untuk formulasinya sehingga didapat formula yang optimalSelain harus memilih, farmasis dapat pula mem perbesar disolusi/absorpsi molekul obat dengan penambahan atau pengubahan fisik se hingga diperoleh disolusi dan absorpsi yang diinginkan.Penambahan SAA, zat pengental, pembentukan klatrat dan larutan padat,kompleks, ko-solut

Surface Active AgentSAA Tensides, surfactans) adalah senya wa yang dapat menambah kelarutan mo lekul obat yang sukar larut.Larutan yang dihasilkan buka larutan murni melainkan koloid.Konsentrasi SAA yang ditambahkan mem punyai titik kritis yang disebut CMC (Criti cal Michelle Conc.entration)Jka konsentrasi SAA dibawah CMC maka dia mudah di lepas dari larutan koloid yang dibentuknya dan disolu si/absorpsi bertambah besar, namun bila diatas CMC sukar dilepas dan disolusi berkurang.

Pengaruh Viskositas Terhadap Disolusi dan Absorpsi Molekul Obat.Viskositas yang terlalu tinggi menyebabkan penyebaran partikel molekul obat ke dinding saluran cerna lambat.Viskositas yang terlalu tinggi menyebabkan penyebaran cairan saluran cerna sukar masuk ke partikel molekul obat (sukar terbasahi) .Akibatnya disintegrasi dan disolusi partikel molekul obat terlambatMakanan dapat menaikkan viskositas cairan saluran cerna. Absortpsi etanol, asam salisilat, sulfonamida diperlambat oleh makananSirup merupakan sediaan yang menaikkan viskositasKekentalan suspensi harus diperhitungkan.

Pembentukan GaramUntuk memperbesar kelarutan senyawa obat dapat direaksikan sehingga membentuk garam.Garam umumnya mempunyai kelarutan lebih besar dari molekulnya.Asam salisilat ( 1:400) menjadi larut jika direaksikan dengan NaOH membentuk Na Salisilat. Dalam lambung Na.Salisilat bereaksi dengan HCl menjadi asam salisilat kembali yang halus dan mudah diserap.

Salting Out dan Salting-In

Salting out yaitu pengendapan zat aktif yang terjadi dalam larutan organik bila ditambah larutan elektrolit. Tidak digunakan dalam farmasi.Salting-in bila dalam senyawa organik nonelektrolit yang sukar larut diperbesar kelarutannya dengan penambahan larutan asam organik atau senyawa amonium organik.Dapat digunakan dalam farmasi untuk menambah kelarutan.

Pembentukan klatrat(Clathrate Formation)Klatrat (asam galat, urea, tiourea, amilosa zeolit) ialah senyawa yang dapat membentuk saluran atau keranjang keranjang yang dapat menang kap senyawa lain yang sukar larut masuk keda lamnya.Caranya yaitu mencampur larutan obat sukar larut dan senyawa klatrat dalam pelarut organik, setelah terjadi klatrat kemudian disaring.Bila kompleks senyawa ini digerus kemudian di larutkan kedalam air maka kelarutan senyawa yang ditangkapnya menjadi lebih besar. Contohnya Vitamin A, Kloramfenikol, reserpin.

Larutan padat(Solid in Solid Solution)Senyawa obat yang sukar larut dapat di perbesar kelarutannya bila dilarutkan da lam leburan (melt) manitol, campuran ma nitol dengan karbohidrat lain,asam suksinat, PVP, PEG maka akan terbentuk larutan padat.Jika larutan padat ini digerus kemudian di larutkan dalam air maka senywa obat yang sukar larut tadaio menjadi larut. Contoh yaitu griseovulvin, kloramfenikol, parasetamol, asam aminobenzoat, antihistamin dalam leburan urea, manitol, asam suksinat.,

Bentuk Sediaan SerbukHarus diperhatikan ukuran partikel optimal nya Harus diperhatikan serbuk tersebut dalam bentuk amorf, kristal, hidrat, anhidrat, sol vat, ansolvat.Harus diperhatikan keterbasahan serbuk yang merupakan gabungan berbagai fak tor termasuk kualitas permukaan, energi penggabungan, porositas serbuk,hidrofil-hidrofob.

Energi PenggabunganPada saat pencampuran terutama pencam puran menggunakan mesin pencampur akan timbul ghaya kohesi (packing force) (gaya elektrostatiK) dan gaya adesi.Semakin keras pengadukan semakin banyak energi yang ditimbulkan, menimbulkan aglomerat yang mengurangi luas permukaan yang mengurangi kelarutan.

Porositas SerbukPorositas serbuk perbandingan udara yang dikandung serbuk tersebut.Jika perbandingan optimum maka serbuk mudah dibasahi.Jika terlalu rendah, partikel serbuk saling tarik menarik sehingga permukaan pelarutan kurang.Jika terlalu tinggi maka serbuk kurang hidrofil harus ditambahkan surfaktan agar mudah terbasahi.

Sifat Hidrofil dan Hidrofob.Sifat hidrofil & hidrofob tergantung dari struktur kima, cara kristalisasi, orientasi molekul.Senyawa hidrofil seperti laktosum dapat menambah kelarutan senyawa obat yang sukar terbasahi atau sukar larut. Laktosum sebagai bahan pengisi tablet dapat menambah disolusi.Senyawa hidrofob sukar dibasahi.

Kedaan permukaan Serbuk (kristal)

Permukaan partikel yang tidak teratur me nyebabkan lekuk lekuknya cenderung me nahan udara, memperbesar porositas dan menyebabkan sukar dibasahi.Lekukan juga mengandung cemaran misal nya runutan oksigen yang menghambat proses pembasahanTalk mempunyai kanal kanal halus yang me ngandung udara sehingga sukar terbasahi.Penambahan cairan pelembab seperti gliserin dapat mempermudah pembasahan.SAA menu runkan permukaan Dan menusir udara sehingga memudah kan pembasahan. Zat warna mengurangi pembasahan karena terikat pada bagian yang cacad yang merupakantempat terjadinya pelarutan.

Faktor Faktor Yang mempengaruhi disolusi/absorpsi zat aktif dalam granulGranul adalah butiran bulat kecil yang da pat langsung sebagai sediaan obat atau bentuk yang memudahkan aliran dan men ambah keseragaman zat aktif yang meng alir pada corong (feeding tube) kedalam mesin cetak tablet atau kapsul keras.Untuk membuat granul perlu ditambahkan zat pengisi, pengikat, penghancur, dan pelincir.

Faktor Faktor Yang perlu diperhatikan pada Bahan PengencerBahan pengencer atau bahan pengisi tidak sela lu inert, karena laktosum dapat menambah hidro filitas senyawa obat sehingga mudah larut.Di Australia penggantian bahan pengisi dari kal sium sulfat dengan laktosum menyebabkan pas ien epilepsi keracunan.Zat aktif larut digunakan bahan pengisi tidak la rut seperti amilum dan selulosa (CMC) dan seba liknya zat aktif tidak larut menggunakan bahan pengisi hidrofil larut seperti laktosa.Bahan pengencer kemungkinan dapat menye rap zat aktif yang jumlahnya kecil.

Faktor Faktor Yang perlu diperhatikan pada Bahan PelincirFungsi memperbaiki aliran granul dan mencegah aglomerasi pada mesin cetakBersifat hidrofobik (talk,Mg-stearat), menghambat pelarutanJumlahnya harus diperhatikan, sehingga aliran granul maupun pelarutannya tetap optimal.Pelincir larut air yaitu natrium benzoat atau Magnesiumlaurilsulfat.

Faktor Faktor Yang perlu diperhatikan pada Bahan Pengikat