DISTRIBUSI UKURAN PARTIKEL

Penentuan distribusi ukuran partikel dilakukan pada sediaan yang berupa sistem dispersi atau sediaan yang memiliki syarat mengenai keberadaan partikel dengan ukuran tertentu. Sediaan dengan sistem dispersi salah satu contohnya adalah suspensi, sedangkan sediaan yang dipersyaratkan keberadaan partikel dengan ukuran tertentu contohnya adalah salep mata.

Untuk sediaan suspensi, penentuan distribusi ukuran partikel bukanlah syarat resmi (bukan persyaratan yang ditetapkan oleh Farmakope).

ukuran dan distribusi ukuran partikel ini penting dalam formulasi untuk menghasilkan suspensi yang stabil secara fisik.

Untuk sediaan salep mata, yang ditentukan bukan distribusi ukuran partikel, tetapi jumlah partikel (partikel logam) yang ada dalam salep mata. Cukup jelas mengapa jumlah partikel dalam salep mata harus ditentukan, mengingat penggunaannya untuk mata, organ yang sangat sensitif. Jumlah partikel berukuran 50 μm atau lebih besar tidak melebihi persyaratan yang telah ditetapkan.

Metode Untuk Menentukan Ukuran Partikel

Mikroskopi Pengayakan Sedimentasi Pengukuran Volume Partikel

MIKROSKOPI OPTIKMenurut metode mikroskopis, suatu emulsi atau suspensi, diencerkan atau tidak diencerkan, dinaikkan pada suatu slide dan ditempatkan pada pentas mekanik. Di bawah mikroskop tersebut, pada tempat di mana partikel terlihat, diletakkan mikrometer untuk memperlihatkan ukuran partikel tersebut. Pemandangan dalam mikroskop dapat diproyeksikan ke sebuah layar di mana partikel-partikel tersebut lebih mudah diukur, atau pemotretan bisa dilakukan dari slide yang sudah disiapkan dan diproyeksikan ke layar untuk diukur.

Kerugiannya

Garis tengah yang diperoleh hanya dari dua dimensi dari partikel tersebut, yaitu dimensi panjang dan lebar. Tidak ada perkiraan yang bisa diperoleh untuk mengetahui ketebalan dari partikel dengan memakai metode ini. Tambahan lagi, jumlah partikel yang harus dihitung (sekitar 300-500) agar mendapatkan suatu perkiraan yang baik dari distribusi , menjadikan metode tersebut memakan waktu dan rumit.

PENGAYAKAN Metode yang paling umum digunakan

untuk mengukur distribusi ukuran partikel karena murah, sederhana dan cepat.

Sebuah ayakan terdiri dari suatu panci dengan dasar kawat kasar dengan lubang-lubang segi empat. Di AS digunakan 2 standar ayakan.

Pada skala standar Tyler, perbandingan lebar lubang pada urutan ayakan adalah √2 skalanya 0,0029” mempunyai 200 lubang pada 1 inci.

Prosedurnya meliputi penggoyangan sampel secara mekanis melalui suatu seri urutan keayakan yang lebih halus dan penimbangan bagian,dari sampel yang tertinggal pada masing-masing ayakan.

Gerakan yang Mempengaruhi Pengayakan

Gerakan vibrasi yang paling efisien diikuti berturut-turut dengan pengetukan dari samping, dari bawah, gerakan memutar dengan pengetukan, dan gerakan memutar.

SEDIMENTASI Cara ini pada prinsipnya menggunakan

rumus sedimentasi Stocks. Dasar untuk metode ini adalah Aturan

Stokes. Metode sedimentasi digunakan untuk

ukuran yang berkisar antara 1-200 mikron.

› Metode pipet (Andreasen) adalah cara paling sederhana dari analisis ukuran partikel.

› Suatu suspensi 1% dari serbuk pada medium cairan yang sesuai diletakkan dalam pipet pada interval waktu yang ditentukan, sampel diambil dari kedalaman tertentu tanpa mengganggu suspensi, kemudian dikeringkan, sehingga residu dapat ditimbang.

Partikel yang lebih besar mengendap pada laju yang lebih cepat, dan jatuh dibawah ujung pipet lebih dulu dari partikel yang lebih kecil, sehingga masing-masing sampel yang ditarik mempunyai konsentrasi yang lebih rendah dan mengandung partikel yang diameternya lebih kecil dari sampel sebelumnya.

Pipet Andreasen

PENGUKURAN VOLUME PARTIKEL Suatu alat yang mengukur volume partikel adalah Coulter counter. Alat khusus ini bekerja berdasarkan prinsip bahwa jika suatu partikel

disuspensikan dalam suatu cairan yang mengkonduksi melalui suatu lubang kecil, yang pada kedua sisinya ada elektroda, akan terjadi suatu perubahan tahan listrik. Dalam pengerjaan, suatu volume suspensi encer dipompakan melalui lubang tersebut. Karena suspensi tersebut encer, partikel-partikel dapat melewatinya satu per satu pada suatu waktu. Digunakan suatu tegangan listrik yang konstan melewati elektroda-elektroda tersebut, sehingga menghasilkan suatu aliran. Ketika partikel tersebut berjalan melewati lubang, partikel itu akan menggantikan volume elektrolitnya, dan hal ini mengakibatkan kenaikan tahanan di antara kedua elektroda tersebut. Alat tersebut mencatat secara elektronik semua patikel-partikel yang menghasilakan pulsa yang ada dalam dua nilai ambang dari penganalisis. Dengan memvariasi nilai ambang secara sistematik dan menghitung jumlah partikel dalam suatu ukuran sampel yang konstan, maka memungkinkan untuk memperoleh suatu distribusi ukuran partikel. Alat ini sanggup menghitung partikel pada laju kira-kira 4000 per detik, dan dengan demikian baik penghitungan keseluruhan maupun distribusi ukuran partikel diperoleh dalam waktu yang relatif singkat. Coulter counter telah berguna dalam ilmu farmasi untuk menyelidiki pertumbuhan partikel dan disolusi serta efek zat antibakteri terhadap pertumbuhan mikroorganisme.

Coulter Counter

Metode Lain Metode yang dapat digunakan untuk

mengukur ukuran partikel meliputi adsorbsi, hantaran listrik, penyinaran cahaya dan sinar x, permeametri dan trayektori partikel .

Bentuk PartikelBentuk partikel mempengaruhi aliran dan sifat-sifat pengemasan dari suatu serbuk, juga mempunyai beberapa pengaruh terhadap luas permukaan. Luas permukaan persatuan berat atau volume merupakan suatu karakteristik serbuk yang penting jika seseorang mempelajari adsorpsi permukaan dan laju disolusi.

Distribusi Ukuran PartikelDistribusi ukuran partikel adalah penyebaran partikel pada suatu sediaan. Penentuan distribusi ukuran partikel dilakukan pada sediaan yang berupa sistem dispersi atau sediaan yang memiliki syarat mengenai keberadaan partikel dengan ukuran tertentu.Menampilkan distribusi ukuran partikel dapat ditentukan oleh kelas masing – masing partikel yang terlibat dalam fasa dispersi. Sediaan dengan sistem dispersi contohnya adalah suspensi. Ukuran dan distribusi ukuran partikel ini penting dalam formulasi untuk menghasilkan suspensi yang stabil secara fisik. Jangka waktu distribusi ukuran partikel diambil dari statistik. Ada frekuensi dan distribusi frekuensi pada fitur tertentu, seperti distribusi normal, distribusi tidak simetris, distribusi frekuensi kumulatif, distribusi log –normal, dll.Metode yang terutama digunakan menghitung distribusi ukuran partikel yaitu :

Mikroskopi Sedimentasi Pengayakan

Penentuan Secara Mikroskopi

Cara mikroskopis adalah metode yang digunakan secara langsung untuk mengukur distribusi ukuran. Perlengkapan penting yang harus disediakan yaitu mikroskop, okuler dan kaca objek khusus yang namanya ocular and stage micromete.

 Lensa mikrometer okuler (ocular micrometer)

Kaca objek (stage micrometer)

Suatu partikel tidak dapat diurai jika ukurannya mendekati panjang gelombang dari sumber cahaya. Untuk sinar putih digunakan mikroskop biasa untuk mengukur partikel dari 0,4 sampai 150 mikron. Pada ultramikroskopis, penguraian diperbaiki dengan penggunaan penyinaran bidang gelap. Daya ukur ultamikroskopis berkisar dari 0,01 sampai 0,2 mikron.

Jumlah bidang yang akan dihitung tergantung pada jumlah partikel tiap bidang. Pada Prinsipnya jumlah partikel yang diukur harus cukup besar, sehingga hasilnya tidak berubah pada pengukuran jumlah yang lebih besar.The British Stadart pada perhitungan dengan mikroskopi menganjurkan paling sedikit 625 partikel. Jika distribusi ukuran partikel lebar, mungkin perlu untuk menghitung lebih banyak partikel. Jika distribusi ukuran partikel sempit , 200 partikel saja mungkin cukup.

pengayakanMengayak adalah metode yang

paling umum digunakan untuk mengukur distibusi ukuran partikel karena murah, sederhana dan cepat. Pengayakan didefinisikan sebagai suatu metoda pemisahan berbagai campuran partikel padat sehingga didapat ukuran partikel yang seragam serta terbebas dari kontaminan yang memiliki ukuran yang berbeda dengan menggunakan alat pengayakan.

Metode pengayakan (screening) diaplikasikan untuk partikel dengan ukuran diameter lebih besar dari 38 µm .Teknik pengayakan dibagi menjadi dua yaitu pengayakan secara manual dan mekanik .Teknik pengayakan manual dilakukan tanpa menggunakan mesin sedangkan teknik pengayakan mekanik dilakukan dengan bantuan mesin. Sebuah ayakan terdiri dari suatu panci dengan dasar kawat kasar dengan lubang – lubang segi empat. Untuk mendapatkan ukuran partikel yang diinginkan, dapat ditentukan ukuran ayakan berdasarkan jumlah lubang pada ayakan biasanya disebut mesh. 

Teknik Pengayakan secara manual,bahan dipaksa melewati lubang ayakan, umumnya dengan bantuan sebilah kayu atau sebilah bahan sintetis atau dengan sikat. Beberapa farmakope memuat spesifikasi ayakan dengan lebar lubang tertentu. Sekelompok partikel dikatakan memiliki tingkat kehalusan tertentu jika seluruh partikel dapat melintasi lebar lubang yang sesuai (tanpa sisa di ayakan).

Ayakan Manual

Pengayakan secara mekanik (pengayakan getaran, guncangan, atau kocokan) dilakukan dengan bantuan mesin, yang umumnya mempunyai satu set ayakan dengan ukuran lebar lubang standar yang berlainan. Vibrosieve merupakan ayakan dengan bantuan energigetar untuk mempercepat proses pengayakan. Ayakan disusun berdasarkan ukuran diameternya, dengan ayakan ukuran terkecil berada pada posisi paling bawah. Partikel yang akan ditentukan ukuran partikelnya ditempatkan pada susunan ayakan paling atas. Setelah pengayakan, partikel akan terpisah-pisah sesuai dengan interval ukurannya masing-masing. Kekurangan analisis dengan menggunakan Vibrosieve antara lain membutuhkan sampel yang banyak, tidak dapat diaplikasikan untuk serbuk dengan ukuran kecil dari 38 µm serta adanya variasi ukuran akibat proses manufaktur sekitar 3-7%2)

Ayakan Mekanik

Di Amerika Serikat digunakan dua standar ayakan. Pada skala standar Tyler , perbandingan lebar lubang pada urutan ayakan adalah √2. Skala skandar Tyler didasarkan pada lubang (0,0029”) pada kasa yang mempunyai 200 lubang pada setiap 1 inci, yaitu 200 mesh. Skala standar Amerika yang dianjurkan oleh Biro standar Nasional umumnya menggunakan perbandingan √2, tetapi didasarkan pada lubang 1 mm (18 mesh).

Tipe gerakan yang mempengaruhi pengayakan : gerakan vibrasi yang paling efesien diikuti berturut – turut dengan pengetukan dari samping , dari bawah, gerakan memutar dengan pengetukan , dan gerakan memutar. Waktu merupakan faktor penting pada pengayakan. Beban  atau ketebalan serbuk per satuan luas dari ayakan mempengaruhi waktu pengayakan. Untuk satu set ayakan tertentu kira – kira sebanding dengan beban ayakan. Oleh karena itu pada analisis ukuran dengan cara mengayak, tipe gerakan , waktu pengayakan , dan beban harus distandardisasi.

SedimentasiMetode sedimentasi dapat digunakan untuk ukuran yang berkisar dari 1 sampai 200 mikron untuk mendapatkan suatu kurva distribusi berat dan memungkinkan perhitungan ukuran partikel.

Metode sedimentasi didasarkan pada ketergantungan laju sedimentasi partikel pada pada ukurannya sebagaimana dinyatakan dengan persamaan stokes :

Dimana dstokes adalah diameter efektif ,η adalah viskositas dari cairan dispersi, x/t adalah laju sedimentasi atau jarak x pada waktu t, g adalah konstanta gravitasi, dan ρ dan ρo masing masing adalah kerapatan partikel dan kerapatan medium. Jika konsentrasi suspensi tidak melebihi 2% tidak ada interaksi yang bermakna di antara partikel – partikel dan partikel itu akan mengendap tanpa tergantung satu sama lain.

Metode Pipet (Andreasen)Metode Pipet (Andreasen) adalah cara paling sederhana dari analisis ukuran partikel. Sebuah Andreasen pipet adalah peralatan laboratorium kaca dalam kimia fisik. Hal ini digunakan untuk penentuan distribusi ukuran partikel partikel sampai dengan ukuran sekitar 1 mikron. (Fisik Farmasi / Martin, Alfred N. ISBN 3804717225) Mekanisme pengukuran dengan menggunakan pipet andreasen yaitu1% sediaan suspensi diletakkan dalam pipet pada interval waktu yang telah ditentukan. sampel diambil dari kedalaman tertentu tanpa menggangu suspensi, kemudian dikeringkan sehingga residu dapat ditimbang. Dengan persamaan stokes, diameter partikel yang bersesuaian dengan masing – masing interval waktu dihitung, dimana x merupakan tinggi cairan diatas ujung bawah pipet pada waktu t ketika masing – masing sampel dikeluarkan. Karena ukuran partikel tidak sama, partikel akan mengendap pada laju yang berbeda – beda.

Distribusi-ukuran dan konsentrasi dari partikel bervariasi apabila terjadi sedimentasi.Partikel yang lebih besar mengendap pada laju yang lebih cepat, dan jatuh dibawah ujung pipet lebih dulu dari partikel yang lebih kecil sehingga masing – masing sampel yang ditarik mempunyai konsentrasi yang lebih rendah dan mengandung partikenya yang dimeternya lebih kecil dari sampel sebelumnya