Info Farmasi Terkini Berbasis Ilmiah dan Praktis Majalah Farmasi Online Pertama di Indonesia
Artikel Terkait
farmasetika.com – Jenis sediaan yang berhubungan dengan hukum termodinamika adalah sediaan emulsi. Emulsi adalah sistem yamg tidak stabil secara termodinamika mengandung paling sedikit 2 fase cair yang tidak bercampur satu diantaranya terdispersi sebagai globul-globul (fase pendispersi) dalam fase cair lainnya (fase kontinyu) distabilkan dengan adanya bahan pengemulsi / emulgator. Hukum termodinamika yang diterapkan dalam sediaan emulsi adalah hukum termodinamika II.
Apa itu termodinamika
Termodinamika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari transformasi dari berbagai bentuk energi, pembatasan-pembatasan dalam transformasi ini serta penggunaannya. Termodinamika didasarkan atas dua postulat pokok yang dikenal sebagai hukum pertama dan hukum kedua. Hukum pertama menyangkut masalah pertukaran energi, sedangkan hukum kedua membahas arah dari pertukaran tersebut.
Konsep-konsep dasar termodinamika:
- Sistem dan Lingkungan
Sistem adalah sejumlah zat atau campuran zat-zat yang dipelajari sifat-sifat dan perilakunya. Segala sesuatu di luar sistem disebut lingkungan. Suatu sistem terpisah dari lingkungannya dengan batas-batas tertentu yang dapat nyata atau tidak nyata. Sebagai contoh, bila dalam botol yang tertutup terdapat air yang terisi setengah, maka yang menjadi sistem adalah air. Sedangkan dinding dan tutup botol merupakan batas-batas sistem dan segala yang berada disekeliling botol adalah lingkungan.
Antara sistem dan lingkungan dapat terjadi pertukaran energi dan materi. Berdasarkan pertukaran ini dapat dibedakan tiga jenis sistem, yaitu sistem tersekat, sistem tertutup, dan sistem terbuka. Sistem tersekat merupakan sistem yang tidak dapat melakukan pertukaran materi maupun energi dengan lingkungannya. Sistem tersekat memiliki jenis energi yang tetap. Contoh untuk sistem tersekat adalah botol termos ideal. Sistem tertutup adalah sistem yang hanya dapat melakukan pertukaran energi dengan lingkungannya. Contoh untuk sistem tertutup ini adalah sejumlah gas dalam silinder tertutup. Sistem terbuka adalah sistem yang dapat mempertukarkan materi dan energi dengan lingkungannya. Akibatnya komposisi dari sistem terbuka tidak tetap (berubah). Contoh untuk sistem terbuka ini adalah sejumlah zat-zat dalam wadah terbuka.
- Keadaan sistem dan Fungsi keadaan
Keadaan sistem ditentukan oleh sejumlah parameter atau variabel, misalnya suhu, tekanan, volume, massa dan konsentrasi. Variabel sistem dapat bersifat intensif, artinya tidak bergantung pada ukuran sistem (tekanan, suhu, massa jenis, dan sebagai-nya), atau bersifat ekstensif yang berarti bergantung pada ukuran sistem (massa, volume, energi, entropi, dan sebagainya). Setiap besaran atau variabel yang hanya bergantung pada keadaan sistem dan tidak bergantung pada bagaimana keadaan sistem itu tercapai, disebut fungsi keadaan. Fungsi keadaan, misalnya suhu, tekanan, volume, energi dalam, entropi, dan lain-lain.
- Kalor dan Kerja
Kalor dan kerja adalah dua konsep penting dalam termodinamika. Oleh karena itu pengertian tentang kedua konsep ini harus dipahami dengan baik. Kalor, q, didefinisikan sebagai energi yang dipindahkan melalui batas-batas sistem sebagai akibat langsung dan perbedaan temperatur antara sistem dan lingkungannya. Menurut perjanjian, q dihitung positip bila kalor masuk sistem dan negatip bila kalor ke luar dan sistem.
Kerja, w, adalah energi yang bukan kalor, yang dipertukarkan antara sistem dan lingkungannya dalam suatu perubahan keadaan. Menurut perjanjian, w dihitung positip, bila lingkungan melakukan kerja terhadap sistem (misalnya pada proses pemampatan gas), dan negatip bila sistem melakukan kerja terhadap lingkungan (misalnya bila gas memuai terhadap tekanan atmosfir). Kerja memiliki berbagai bentuk (misalnya, kerja ekspansi, kerja listrik, kerja mekanik, kerja permukaan, dan sebagainya). Salah satu bentuk kerja yang penting adalah kerja yang berhubungan dengan perubahan volume sistem yang disebut kerja ekspansi.
Hukum-hukum Termodinamika :
HK 0 : Konsen pada kesetimbangan termal dan suhu, yang dapat didefinisikan : terdapat skala suhu yang unik. Jika suatu sistem A dalam keadaan setimbang secara termal dengan sistem B, dan sistem B setimbang secara termal dengan sistem C, maka sistem A setimbang secara termal dengan sistem C.
HK I : Energi pada sistem tertutup adalah tetap. Kekekalan energi = Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi hanya dapat dipertukarkan antar sistem atau antar sistem dan lingkungan dan sebaliknya.
HK II : Kalor tidak dapat diubah seluruhnya menjadi kerja, Semua proses spontan mempunyai arah tertentu, Yang dirumuskan melalui suatu fungsi yang disebut Entropi. Ketika dua sistem berada pada kontak termal, laju panas spontan terjadi dari sistem bersuhu tinggi ke sistem yang bersuhu rendah
HK III : Semua materi sempurna (perfect) memilki entropi yang sama S = 0 pada T = 0. Pada suhu tinggi, S selalu positif. Tidak mungkin untuk mendinginkan semua sistem pada T = 0.
Peranan Ahli Farmasi Terhadap Kestabilan Sediaan Emulsi
Peranan ahli farmasi terhadap kestabilan sediaan emulsi, agar secara perspektif stabil secara termodinamika, maka dalam sediaan emulsi perlu adanya emulsifier atau emulgator salah satunya bias menggunakan surfaktan.
Jumlah (konsentrasi) surfaktan akan mempengaruhi tegangan antar muka dan terdapat mobilitas antarmuka air-minyak ketika tetesan minyak terbentuk, konsentrasi surfaktan yang lebih tinggi menyebabkan lebih banyak difusi molekul surfaktan dari fase minyak ke fase air ketika adanya kontak dari fase minyak dengan fase air yang dapat memicu pembentukan tetesan minyak yang lebih halus di batas air-minyak, konsentrasi surfaktan yang lebih tinggi menyebarkan fase minyak lebih mudah dalam air, sementara konsentrasi surfaktan yang lebih rendah menghasilkan pembentukan tetesan yang lebih besar.
Faktor Apa Yang Harus Diperhatikan
Stabilitas emulsi berkorelasi dengan mobilitas antar muka film. Karena lapisan antarmuka sebagian besar bertanggung jawab untuk stabilitas emulsi, sehingga penting untuk memahami aspek vital seperti keberadaan zat aktif permukaan dan / atau suhu, yang memengaruhi film antar muka.
Faktor penting lainnya seperti adanya bahan organik bahan padat anorganik, kepolaran, ukuran tetesan, distribusi ukuran, garam, pH, dan suhu dalam stabilitas emulsi pada perilaku antar muka film dan ketegangan antar muka.
Dari perspektif termodinamika, emulsi adalah sistem yang tidak stabil karena memiliki kecenderungan alami bercampur antara cairan dengan cairan untuk meminimalkan interaksi antar muka (dan atau energi antar muka). Namun, sebagian besar emulsi menunjukkan stabilitas kinetic setelah periode waktu tertentu.
Perbedaan Sediaan Rusak Dan Bagus
Perbedaan sediaan emulsi telah rusak dapat dilihat secara visual dengan melihat konsistensi dan bentuk fisiknya. Apabila terjadi pemisahan fase air dengan fase minyak, artinya telah terjadi pemecahan emulsi. Proses pemecahan emulsi menuju demulsifikasi minyak :
(1) sedimentasi atau creaming, yang sesuai dengan perbedaan kepadatan antara terdispersi dan fase berkelanjutan; (2) flokulasi; (3) koalesen; dan (4) pemisahan fase. Sebelum pemisahan fase koalesensi, emulsi harus kehilangan derajat / level yang cukup besar pada struktur integritasnya.
Saran kepada konsumen agar emulsi tetap stabil, maka yang harus diperhatikan adalah pada saat penyimpananannya agar ditutup rapat dan disimpan pada suhu sejuk (jangan disimpan pada tempat yang terkena matahari langsung). Jika terdapat perubahan fasa dalam penampilannya, bau warna dan konsistensinya, maka sediaan tersebut sudah tidak dapat digunakan. Seperti ketengikan pada emulsi, artinya telah terjadi oksidasi atau depolimerasi pengemulsi makromolekular akibat hidrolisis, atau penguraian karena mikroba.
Referensi:
Agoes, G.. 2008. Pengembangan Sediaan Farmasi, Edisi Revisi dan Perluasan. Bandung: Penerbit ITB.
D.J.Mcclements, E.A. Decker, And J. Weiss. 2007. Emulsion-Based Delivery Systemsfor Lipophilic Bioactive Components. USA: Journal Food of Science. Diakses 20 Oktober 2019: http://doi:10.1111/j.1750-3841.2007.00507.x
Dong Liu, Ding Weng, Jiadao Wang. 2019. Collection of Nanoparticles at the Air-Liquid Interface By Surface Tension Gradients. China: Colloid and Interface Science Communications 33. Diakses 20 Oktober 2019: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2215038219301402.
Genti Zylyftari, Jae W. Lee, Jeffrey F.Morris. 2013. Salt effects on thermodynamic and rheological properties of hydrate forming emulsion. USA: Chemical Engineering Science 95. Diakses 20 Oktober 2019: http://dx.doi.org/10.1016/j.ces.2013.02.056
Martin, Alfred dkk. Farmasi Fisik Edisi I dan II. Jakarta: UI-Press.
Maryam Nejadmansouria, Seyed Mohammad Hashem Hosseini, Mehrdad Niakosari, Gholam Hossein Yousefi, Mohammad Taghi Golmakani. 2016. Physicochemical properties and oxidative stability of fish oil nanoemulsions as affected by hydrophilic lipophilic balance,surfactant to oil ratio and storage temperature. Iran: Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 506. Diakses 20 Oktober 2019: https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2016.07.075.
Rajesh Kumar, Girish Chandra Soni and S.K. Prajapati. 2017. Formulation development and evaluation of Telmisartan Nanoemulsion. India: International Journal of Research and Development in Pharmacy & Life Science. Diakses 20 Oktober 2019: http://dx.doi.org/10.21276/IJRDPL.2278-0238.2017.6(4).2711-2719
Zhang, M., Yang, B., Liu, W., & Li, S. (2017). Influence of hydroxypropyl methylcellulose, methylcellulose, gelatin, poloxamer 407 and poloxamer 188 on the formation and stability of soybean oil-in-water emulsions. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 12(6), 521–531. http://doi.org/10.1016/j.ajps.2017.05.009
Penulis : Meylani Sutoro, Program Magister Ilmu Farmasi, Konsentrasi Farmasetika dan Teknologi Farmasi
