Sudut Kontak dan Tegangan Permukaan dalam Sirup Kering

Majalah Farmasetika – Bentuk sediaan obat Dry syrup atau sirup kering yang berbentuk sediaan suspensi telah menjadi pilihan bagi farmasis untuk mempertahankan stabilitas kimia obat dengan zat aktif yang tidak stabil baik secara fisik maupun kimiawi dalam bentuk larutan.

Mengenal dry syrup

Sebagai contoh, Dry sirup Amoxsan yang mengandung amoksisilin trihidrat 125 mg tiap 5 mL suspensi, berbentuk serbuk kering oral (1). Pemilihan bentuk sediaan ini karena amoksisilin trihidrat lebih mudah terdegradasi dalam bentuk larutan, daripada bentuk padatannya. Ini karena amoksisilin mudah mengalami hidrolisis pada cincin beta-laktam yang merupakan gugus fungsi aktif yang bertanggung jawab atas efek antibakteri. (2)

Dalam aplikasinya, setelah mendapatkan resep, suspensi kering amoksisilin akan direkonstitusi atau didispersikan ke dalam air lalu diberikan kepada pasien. Tidak jarang didapatkan bahwa proses rekonstitusi suspensi kering, sulit untuk terdispersi. Masalah yang sering dihadapi adalah serbuk yang mengambang atau serbuk yang kompak pada dasar botol, yang menandakan bahwa serbuk tidak terbasahi saat rekonstitusi.

Pembasahan partikel dan sudut kontak

Kemampuan pembasahan partikel biasanya melibatkan pengukuran sudut kontak sebagai parameter utama, yang mengindikasikan derajat keterbasahan. Sudut kontak didefinisikan sebagai sudut yang terbentuk antara permukaan cairan dan partikel padat dan permukaan cairan dengan gas dalam pembentukan droplet).

Gambar 1 menunjukkan bahwa pada sudut kontak yang kecil, droplet air menyebar pada permukaan. Sudut kontak yang kecil (<<90°) menunjukan tingginya kemampuan pembasahan partikel, sebaliknya pada sudut kontak yang besar (>>90°) menandakan rendahnya tingkat pembasahan partikel padat seperti pada serbuk suspensi kering.

Contohnya, pembasahan sempurna terjadi ketika sudut kontak yang terbentuk adalah 0°, dan pada permukaan yang hidrofobik, sudut kontak biasanya lebih dari 150°. (3)

Gambar 1. Ilustrasi sudut kontak droplet air dengan permukaan partikel padat

Secara teoritis, sudut kontak dipengaruhi oleh tegangan permukaan cairan. Tegangan permukaan merupakan tegangan pada permukaan suatu fasa, seperti cairan, yang tidak meningkat saat luas permukaan fasa meningkat, tetapi tetap konstan pada suatu nilai spesifik likuid dalam suatu kondisi tertentu. Tegangan permukaan merupakan gaya yang dapat menyokong massa tertentu, contohnya pada jarum yang berada pada permukaan cairan, tetapi tidak terbasahi (4).

Tegangan permukaan

Tegangan permukaan (γ) didefinisikan sebagai faya tiap satuan panjang paralel pada permukaan dalam satuan mNm-1. Pengertian yang serupa berlaku untuk tegangan antarmuka, yang terlihat diantara dua fase, yang pada kasus ini antara partikel padat dengan air. (4)

Tegangan permukaan menyebabkan ketidakseimbangan gaya antar molekul cairan pada permukaannya, yang juga bertanggung jawab langsung pada bentuk droplet cairan pada permukaan partikel padat. Hubungan ini dijelaskan oleh persamaan Thomas Young, yang menyatakan bahwa sudut kontak () merupakan kesetimbangan mekanis yang terbentuk oleh tiga tegangan antarmuka, antara lain; tegangan antarmuka air-udara (), tegangan antarmuka padatan-udara (), serta tegangan antarmuka padatan-air () (3).

Persamaan ini mengimplikasikan bahwa penurunan tegangan permukaan, akan berdampak pada penurunan sudut kontak seiring dengan peningkatan pembasahan partikel. Penurunan tegangan permukaan cairan dapat dilakukan dengan menyebarkan cairan pada permukaan padatan, dimana dapat dilakukan dengan penggojogan suspensi kering dengan air. Saat cara ini, tidak mampu sepenuhnya membasahi partikel padat, diperlukan surfaktan untuk menurunkan tegangan muka cairan atau sering disebut agen pembasahan (wetting agent). (5)

Zat pembasah

Wetting agent menurunkan tegangan antarmuka padatan-air dengan teradsorpsi pda permukaan partikel padat dengan sisi hidrofilik menghadapke cairan. Kemampuan wetting agent untuk dapat teradsorpsi dipengaruh oleh gugus hidrokarbon yang non-polar dengan energi permukaan yang rendah dan menurunkan besarnya tegangan permukaan air. Salah satu wetting agent yang sering digunakan adalah alkohol dan sodium lauril sulfat. (5)

Penting untuk farmasis mengetahui jumlah wetting agent optimal yang dibutuhkan. Zatz (1985) menyatakan bahwa penurunan tegangan permukaan hingga 30 dyn/cm dapat menyebabkan pembasahan spontan sebelum rekonstitusi suspensi kering, yang dapat menyebabkan instabilitas kimia bagi amoksisilin. (6)

Faktor utama lain yang harus diperhatikan adalah bagaimana mendapatkan suspensi terekonstitusi yang terdispersi homogen dan merata. Untuk mendapatkan ini, diperlukan gaya pengadukan atau penggojogan untuk memecah aglomerat, serta surfaktan lain sebagai pendispersi untuk meningkatkan deflokulasi oleh peningkatan gaya repulsif antar partikel padat. (6)

Stabilitas fisik suspensi

Ketidakstabilan suspensi meliputi:

1. Caking (pembentukan massa kompak)

Fenomena ini terjadi karena saat sedimentasi, dengan meningkatan densitas endapan karena gaya repulsif mutual yang menyebabkan partikel mengalami pengaturan kembali. Tindakan pencegahan caking adalah dengan membentuk suspensi yang tidak mengendap dengan menggunakan stabilisator aliran serta mengontrol flokulasi partikel. (6) Kerusakan suspensi ini dapat terlihat secara kasat mata sebagai endapan padat, yang tidak dapat terdispersi kembali.

2. Flokulasi

Fenomena ini terjadi ketika partikel-partikel padatan membentuk aglomerat menjadi partikel dengan ukuran yang lebih besar. (6) Fenomena flokulasi ini sulit terlihat secara kasat mata, tetapi dapat terpecahkan kembali menjadi partikel yang lebih kecil setelah digojog.

Ketidakstabilan suspensi secara fisika menandakan tidak homogennya dispersi padatan, zat aktif, dalam pendispersi. Ketidakhomogen ini dapat menyebabkan perbedaan konsentrasi zat aktif setiap penuangan suspensi. Oleh karena itu, dianjurkan untuk selalu menggojog suspensi untuk memastikan suspensi terdispersi homogen sebelum diminum.

Selain itu, ketidakstabilan suspensi dapat disebabkan oleh paparan cahaya, suhu yang tinggi, dan, sanitasi, ventilasi, dan pemisahan partikel padat dari sistem dispersi (7), saat distribusi produk, rekonstitusi suspensi kering, maupun saat penyimpanan suspensi. Oleh karena itu, disarankan agar menyimpan suspensi kering seperti pada petunjuk penyimpanan yang tertera pada penandaan produk obat. Jika tidak tertera bagaimana cara menyimpan produk suspensi kering, sebaiknya simpan produk pada suhu ruang atau suhu kurang dari 25°C (7) dan pada tempat kering untuk mencegah caking.

Sedangkan untuk suspensi amoksisilin yang telah direkonstitusi, simpan pada suhu kamar, terlindungi dari padas dan cahaya matahari langsung, serta jangan disimpan dalam pendingin karena dapat memicu agregasi. Tambahan pula, kemasan atau botol suspensi hendaknya selalu dalam kondisi tertutup untuk mencegah dehidrasi suspensi, sanitasi sediaan yang benar dengan maksud untuk meminimalkan kontaminasi berlebih mikroba, serta jangan menggunakan produk apabila suspensi sudah menunjukkan tanda-tanda ketidakstabilan fisika, perubahan warna, maupun aroma.

Sumber :

1. Informasi produk. cek-bpom.go.id
2. Antibiotik beta-laktam. https://id.wikipedia.org/wiki/Antibiotik_beta-laktam
3. PENGUKURAN SUDUT KONTAK UNTUK MENGETAHUI POLARITAS CAIRAN SEBAGAI BAHAN MODUL PRAKTIKUM TEGANGAN PERMUKAAN. http://repository.its.ac.id/1168/1/1413203002-Master_theses.pdf
4. Persamaan young laplace. https://en.wikipedia.org/wiki/Young–Laplace_equation
5. Wetting agent. https://www.britannica.com/technology/wetting-agent
6. Pemisahan partikel. https://en.wikipedia.org/wiki/Particle_segregation
7. PENGARUH KEMASAN TERHADAP AKTIVITAS ANTI BAKTERI SUSPENSI ERITROMISIN SETELAH PENYINARAN DENGAN SINAR MATAHARI LANGSUNG. JURNAL ILMIAH MANUNTUNG, 2(1), 32-38, 2016