Nuryanti, M.Sc, Apt Laboratorium Farmasetika Farmasi FKIK Unsoed Biofarmasetika Nuryanti, M.Sc, Apt Laboratorium Farmasetika Farmasi FKIK Unsoed

Jadwal kuliah Minggu Materi I Biofarmasi obat sediaan obat yang diberikan secara transdermal II Biofarmasi obat sediaan obat yang diberikan secara perkutan III Biofarmasi obat sediaan obat yang diberikan secara optalmik IV Biofarmasi obat sediaan obat yang diberikan secara parenteral

Biofarmasi obat sediaan obat yang diberikan secara transdermal

Substansi Anatomi & fisiologi kulit Berbagai faktor yg mempengaruhi proses biofarmasetik obat pada pemberian secara transdermal Evaluasi biofarmasetik sediaan transdermal

Anatomi & Fisiologi Kulit

Kulit Merupakan organ terbesar dr tubuh dgn luas area total 2m2 pd manusia dewasa Memiliki byk fungsi terutama sbg sawar untuk : melindungi tubuh dr bhn eksternal yg berbahaya mencegah penguapan air keluar tubuh (150-250 ml tiap hari per cm2)

Kulit terdiri atas 3 lapis: Epidermis: epitel squamos berstrata dgn ketebalan 0,1 mm Dermis: jaringan konektif yg merupakan jaringan elastis yaitu kolagen, tertanam pd matriks mukopolisakarida memberikan barrier minimal utk menghantarkan obat polar Sub kutan/hipodermis : lemak & jaringan konektif Note: Epidermis & Dermis, kecuali stratum korneum, memiliki permeabilitas yg tinggi thd air

Stratum korneum: Bagian terluar kulit, tebal 10-20 um terdiri atas keratin, korneosit yg dilapisi dgn daerah lamellar lipid shg tahanan difusi meningkat Packing lamelral lipid berbentuk : karakter utama kristalin likuid ( sejml kecil) Kelompok lipid utama: ceramide, kolesterol & asam lemak bebas

Jalur Penetrasi per-kutan : 1. Absorbs molekul pada lapisan stratum korneum (merupakan faktor pembatas): sebagai penghalang pasif dimana tidak ada proses transport aktif 2. Berdifusi hingga viable epidermis 3. Melalui papilla dermis, kemudian molekul mencapai mikrosirkulasi

Rute penetrasi mll S. korneum

Rute Trans-epidermal,

Rute penetrasi mll S. korneum Trans-epidermal, terdiri dr rute: Trans-seluler: (molekul) jalur terpendek dmana bhn obat melewati membrane lipid maupun korneosit memiliki resistansi yg besar thd penetrasi krn bhn obat hrs melewati struktur lipofilik maupun hidrofilik Intra-seluler: (molekul) Rute umum, dmana bahan obat melintasi lipid antara korneosit Trans-appendageal: (btk ion) Melalui kelenjar & folikel rambut Memiliki kontribusi yg kecil thd penetrasi per kutan

Kinetika Pelepasan Obat dari Sediaan Transdermal dilepas dr pembawa diikuti penetrasi obat mll kulit pd kecepatan yg sesuai & dlm jml yg cukup utk menghasilkan konsentrasi aktif Difusi senyawa tak bermuatan (btk molekul) mll suatu membrane dijabarkan dlm Hukum Fick: Hk. Fick pertama: menjelaskan proses difusi dlm lapisan kulit yi fluks (kecepatan transfer obat per unit area) Fluks suatu senyawa (J.mol/cm2) per unit panjang (dx cm) adalah proporsional dengan gradient konsentrasi (dC) dan koefisien difusi (D.cm2/s) J = -D dC …………………………… (1) dx

Penyederhanaan Hk. Fick kedua: mengenai difusi unidirectional dlm media isotropic adl: dM = DC0 ……………………(2) dt h M : adl kumulatif massa dr permean yg melintasi membrane tiap satuan luas pd waktu t C0 : konsentrasi permean pd permukaan membrane (sangat sulit diukur) h : ketebalan membrane Cv : konsentrasi permean dlm pembawa (larutan donor) lebih mudah diukur/ditentukan, persamaanHubungan C0 dan Cv: P = C0/Cv ………………………(3) P : koefisien partisi permean antara membrane dan pembawa Substitusi persamaam 3 ke dalam persmaan 4; Dm = DPCv …………………….(4) dh h Koefisien permeabilitas kulit (Kp) dr permean mll membrane dinyatakan dgn persamaan Kp = PD ………………………..(5) h Substitusi persamaan 5 dalam persamaan 4 : dM = J = Kp.Cv dt

Faktor yang Mempengaruhi Permeasi Transdermal Berdasarkan hukum Fick 1, faktor yang mempengaruhi absorpsi transdermal yaitu: faktor fisiologi kulit, faktor sifat fisikokimia bahan aktif faktor formulasi bentuk sediaan transdermal

replikasi II : tebal membran 0,7 mm menghasilkan transport kalium losartan paling tinggi yaitu 79,95 µg, replikasi I : tebal membran 0,9 mm menghasilkan transport kalium losartan 41,18 µg replikasi III dengan tebal membran 1,1 mm menghasilkan transport kalium losartan 11,12 µg. makin tebal kulit maka makin tebal lapisan lipid bilayer yang ada di stratum corneum sehingga jumlah kalium losartan yang tertranspor makin kecil.

Fitting WinSAAM model lima kompartemen kinetika orde pertama dengan nilai parameter yang di fix-kan

Skema model lima kompartemen dengan kinetika orde pertama

Koefisien partisi Kelarutan/titik leleh Dimensi molekuler Ionisasi Parameter Fisikokimia yang mempengaruhi proses biofarmasetik obat transdermal: Koefisien partisi Kelarutan/titik leleh Dimensi molekuler Ionisasi

1. Koefisien partisi Partisi minyak-air merupakan karakteristik yg krusial dlm kemampuan penembusan kulit, maka penetran harus memilki kelarutan dalam: lipid : factor penting untuk absorbs per-kutan air: agar dpt mcapai mikrosirkulasi pd dermal, krn lapisan epidermis dibawah S.korneum bersifat aqueous, Pada peningkatan nilai koefisien partisi : nilai log Kp pd Hk. Fick akan meningkat -> memberikan peningkatan absorbs peningkatan selanjutnya : mencapai nilai batas -> lok Kp akan turun disebut Hubungan Parabolik Nilai koefisien partisi dgn range 2,0 – 2,5 : memberikan permeabilitas maksimum

2. Kelarutan/titik leleh Koefisien partisi minyak air (Ko/w) dpt didefenisikan sbb: Ko/w = Sminyak/Sair Koefisien partisi adl rasio dr kelarutan: harga Ko/w = 2 jg dpt ditunjukkan oleh molekul yg sgt tdk larut dlm minyak maupun air Bhn obat tsb hanya memiliki daya dorong yg kecil dlm melintasi kulit & berpenetrasi sgt lambat. Pendekatan sederhana utk mengatsi hal tsb dgn use hubungan termodinamik utk mengaitkan kelarutan dlm lipid dgn ttk leleh Utk seri senyawa kimia yg tdk saling berhubungan, tdp hubungan linier antara fluks tunak dgn ttk leleh, shg dipilih senyawa dgn ttk leleh yg paling rendah.

3. Dimensi molekuler Ukuran dan bentuk molekul merupakan faktor yg menentukan fluks dr bhn obat melintasi membrane kulit Utk penyederhanaan, Berat molekul diuse sbg perkiraan dr volume molekul dgn asumsi btk molekul adl sferis Molekul kecil melintasi membrane lebih cepat dr pd molekul besar. Bahan obat (molekul organic kecil) yg dpt menjadi kandidat penghantaran transdermal terletak pd range yg sempit, yaitu 100 – 500 dalton. (pengaruh BM tsb tdk signifikan dibandingkan sifat koefisien partisi) Pd molekul besar, (ex Peptida & protein) pengaruh BM thd fluks sgt besar

4. Ionisasi S. korneum adl sawar thd penghantaran transdermal terutama dsbbkan adanya membrane bilayer lipid, shg molekul terionisasi merupakan penetran yg buruk pd penghantaran transdermal. Berdasarkan hipotesis partisi pH, asam dan basa lemah akan terdisosiasi tgt pd pH formulasi: Hanya bahan obat yg tdk terionisasi yg dpt melintasi membrane (prinsip ini tdk dpt diterapkan sec ketat pd penghantaran transdermal krn rumitnya struktur kulit) Bahan obat terionisasi melintasi membrane kulit mll rute trans-appendageal (sedikit) Bahan obat tdk terionisasi melintasi membrane mll rute interseluler, Note: pH PBS adl 7,4 & pKa losartan adl 6  maka losartan banyak dlm bentuk terion, shg mll rute tras-appendegael, utk itu diperlukan enhancer utk merusak lapisan S.korneum shg dpt mll rute trans-apendageal & interseluler Utk mjd bentuk molekul : pH harus 2 level dibawah harga pka jd sekitar pH 4 if nilai pH = nilai pKa, maka bahan obat 50% btk ion & 50% btk molekul:

Persamaan Handerson -Hasselbagh Asam Basa pH = pka + log ionisasi unionisasi % ionisasi: = 100/1 + antilog (pka – pH) % unionisasi: = 100 – (% ionisasi) pH = pka + log ionisasi unionisasi % ionisasi: = 100/1 + antilog (pH – pka) % unionisasi: = 100 – (% ionisasi)

Patch Transdermal losartan Dirancang pH 5 Pka Losartan (Clark) : 5 - 6 % ionisasi = 100/1 + antilog (pka – pH) = 100/1 + antilog (5 – 5) = 100/2 = 50 % % unionisasi = 100 – (% ionisasi) = 100 – 50 = 50%

Patch Transdermal losartan Dirancang pH 6 Pka Losartan (Clark) : 5 - 6 % ionisasi = 100/1 + antilog (pka – pH) = 100/1 + antilog (5 – 6) = 100/1,1 = 90,91 % % unionisasi = 100 – (% ionisasi) = 100 – 50 = 9,09%

Patch Transdermal losartan Dirancang pH 4 Pka Losartan (Clark) : 5 - 6 % ionisasi = 100/1 + antilog (pka – pH) = 100/1 + antilog (5 – 4) = 100/11 = 9,1 % % unionisasi = 100 – (% ionisasi) = 100 – 50 = 90,9%

Membran kulit membrane kulit alami : dapat berasal dr hewan ( tikus, kelinci, marmot, babi) & manusia pd mamalia ada bbrp variabel sgt bervariasi: ketebalan s.korneum, jml kelenjar keringat & folikel rambut (Barry, 1983) membrane kulit sintetik, ada 3 jenis: membrane polimer berpori: selulosa asetat, selofan, poliamida membrane polimer tidak berpori: dimetil siloksan, asam tereftalat-etilengliko, etil selulosa membrane lipida tidak berpori: asam kaprilat, sefalin & kolesterol (Williams, 2003)

Membran buatan Dapat dibuat dgn merendam kertas Whatman no.1 dlm larutan Spangler (campuran 20% m.zaitun, 15% m.kelapa, 15% asam oleat, 15% vaselin album, 10% as palmitat, 10% paraffin cair, 5% skualen, 5% kolesterol & 5% as. stearat

Preparasi membran Persiapan membrane yg berasal dr hewan: pembersihan dr rambut, bulu halus, otot dan lemak kmdian dibungkus dgn aluminium foil & disimpan pd suhu -20oC (dpt btahan selama 455 hari tanpa adanya perubahan permeabilitas dr kulit (Williams, 2003) Kulit hewan memilki relevansi dgn kulit manusia bila memiliki kakteristik fisiologis & factor kimia yg menyerupai kulit manusia karakteristik fisiologis : morfologi, ketebalan & perfusi kapilaritas factor kimia: komposisi lipid, enzim dan kandungan air Relevansi kulit hewan & manusi dapat ditentukan mll pengukuran koefisien permeabilitas (Veccia & Bunge, 2006) : ex Ular memiliki koefisien permeabilitas yg sgt mirip dgn manusia wlp sec fisiologis & kimiawi tdk memiliki kemiripan dgn kulit manusia.

Petkar and Kuchekar , 2007, In-vitro percutaneous absorption of losartan potassium in human skin and prediction of human skin permeability (Polimer Eudragit RL100 & Eudragit RS100, Plasticizer PEG % Enhancer Capsaicin) * *

Preparasi kulit tikus

In-vitro, Patel et al (2011)

Pengujian transpor sediaan transdermal secara in vitro Donor Membran kulit segar tikus Akseptor berisi 25 ml PBS pH 7,4

Vijayan dkk, 2010, Development and Physiochemical, In-Vitro Evaluation of Antihypertensive Transdermal Patches,

,Vijayan, dkk (2010)

Vijayan, dkk (2010)

Pengujian Sifat fisik sediaan transdermal Patch Pengujian ketebalan Pengujian variasi bobot Pengujian kelembaban Pengujian daya moisture uptake Pengujian ketahanan terhadap pelipatan (folding endurance)

1. Pengujian ketebalan Pengujian ketebalan patch dilakukan pada 3 titik yang berbeda menggunakan alat mikrometer (Parivesh dkk., 2010). Patch yang paling tipis adalah formula patch yang terbaik

2. Pengujian variasi bobot Pengujian variasi bobot patch pada setiap formulasi adalah dengan cara menimbang satu-persatu 3 patch, kemudian dihitung berat rata-ratanya (Parivesh dkk., 2010). Bobot yang paling ringan adalah formula patch yang terbaik

3. Pengujian kelembaban Patch ditimbang satu-persatu dan dimasukkan dalam desikator yang berisi silika pada suhu kamar selama 24 jam. Patch ditimbang secara periodik sampai didapatkan bobot konstan. Persen kelembaban dihitung menggunakan rumus berikut: (Patel dkk., 2009) % kelembaban = (bobot awal – bobot akhir) x 100 % bobot akhir % kelembaban terkecil adalah formula patch yang terbaik

4. Pengujian daya moisture uptake Patch ditimbang satu-persatu dan dimasukkan dalam desikator yang berisi silika pada suhu kamar selama 24 jam. Patch ditimbang secara periodik sampai didapatkan bobot konstan. Persen kelembaban dihitung menggunakan rumus berikut: (Patel dkk., 2009) % kelembaban = (bobot awal – bobot akhir) x 100 % bobot akhir % kelembaban terkecil adalah formula patch yang terbaik

5. Pengujian ketahanan terhadap pelipatan (folding endurance) Pengujian ketahanan terhadap pelipatan dilakukan dengan melipat patch berkali-kali pada posisi yang sama sampai patch tersebut patah. Jumlah pelipatan tersebutlah yang dianggap sebagai nilai ketahanan terhadap pelipatan (Parivesh dkk., 2010). Jumlah lipatan yang tertinggi adalah formula patch yang terbaik