Stabilitas Sediaan Suspensi Dilihat dari Aspek Electrical Double Layer dan Zeta Potensial

Majalah Farmasetika – Suspensi adalah sistem dispersi di mana partikel padat tidak dapat larut dalam pembawanya (air). Suspensi merupakan bentuk sediaan cair yang dapat dipilih untuk jenis obat yang tidak larut dalam air.

Apoteker sebagai formulator harus mengenali sifat dari zat aktif yang akan diformulasi menjadi sediaan. Suspensi memiliki kecenderungan untuk bersatu dan membentuk suatu agregat sehingga mengendap di dasar botol atau disebut dengan flokulasi.

Stabilitas suspensi dapat diperkirakan secara teoritis sebelum dimulainya proses formulasi. Pengetahuan tentang sifat antarmuka, lapisan ganda listrik, Nernst dan Zeta potensial, fenomena elektrokinetik, teori DLVO, flokulasi, dan deflokulasi diperlukan untuk memperkiraan stabilitas suspensi. Pada artikel kali ini akan dibahas mengenai electrical double layer serta hubungannya dengan zeta potensial.

Ketika partikel terdispersi bersentuhan dengan larutan elektrolit berair, partikel dapat secara selektif menyerap satu spesies muatan dan jika spesies yang teradsorpsi adalah anion, partikel secara keseluruhan akan bermuatan negatif. Hal tersebut secara sederhana mendefinisikan lapisan ganda listrik sebagai struktur yang muncul di permukaan suatu benda ketika terkena cairan.

Ion memberikan muatan pada partikel, anion dalam hal ini, disebut ion penentu potensial atau co-ion. Spesies ionik yang tersisa dalam larutan adalah sisa anion dan jumlah total kation yang ditambahkan. Artinya, akan terjadi kelebihan kation dibandingkan anion pada media dispersi. Kation-kation yang memiliki muatan berlawanan dengan ion penentu potensial ini dikenal sebagai counter-ions atau gegenion. Mereka tertarik ke permukaan yang bermuatan negatif oleh gaya listrik. Gaya listrik dan gerakan termal ini menjaga distribusi yang sama dari semua ion dalam larutan. Ini menghasilkan kondisi kesetimbangan. 

Lapisan ganda listrik (Electrical double layer)

Lapisan ganda listrik (Electrical double layer) merupakan gaya tolak (repulsive force) dan merupakan studi mengenai muatan permukaan pada partikel ketika partikel tersebut berada dalam larutan. 

Lapisan pertama dari muatan yang mengelilingi partikel disebut dengan stern layer terikat erat ke permukaan padat dan sebagian besar mengandung counter-ion. Di sekeliling lapisan Stern adalah diffuse layer atau gooey chapman (lapisan kedua) yang mengandung lebih banyak counter-ions daripada co-ions. Ion-ion di lapisan ini relatif bergerak, dan karena energi panas, mereka berada dalam keadaan bergerak konstan. Kedua lapisan ini umumnya dikenal sebagai lapisan ganda listrik.

Dalam larutan, sebagaian besar partikel memiliki muatan di permukaannya, baik itu negatif maupun positif. Jika suatu partikel penuh dengan muatan negatif pada permukaannya, maka akan mudah menarik ion positif yang ada dalam larutan, menyebabkan adanya interaksi antar partikel tersebut, Sehingga akan membentuk lapisan yang pertama kali diidentifikasi oleh Stern.

Tidak berhenti disitu, setelah terbentuk lapisan pertama (stern layer) yang bermuatan positif akan terbentuk lapisan kedua yang bermuatan negatif karena tertarik oleh muatan lapisan pertama di mana rasio positif dan negatif terus berubah sampai akhirnya mencapai kesetimbangan.

jadi ada titik di mana air akan ditahan dekat dengan partikel dan di luar itu air tidak tertahan dan yang dikenal sebagai lapisan Guay Chapman. bidang geser adalah tempat pengukuran potensial.

Zeta potensial

Zeta Potential adalah parameter muatan listrik antara partikel koloid. Yang disebut sebagai zeta potensial adalah area yang menunjukkan adanya beda potensial antara Stern Layer dan Difuse Layer dari koloid. Zeta potensial merupakan akumulasi dari jumlah muatan yang terdapat pada permukaan partikel sampai lapisan terluar dari partikel tersebut. zeta potensial ditentukan oleh tepi buble, biasanya zeta potensial berada pada rentang ± 30 mV. Semakin tinggi nilai potensial zeta maka akan semakin mencegah terjadinya flokulasi/ peristiwa penggabungan koloid dari yang kecil menjadi besar. Dengan mengurangi nilai potensial zeta maka memungkinkan partikel untuk saling tarik menarik dan terjadi flokulasi. Semakin kecil zeta potensial, semakin tipis lapisan ini dan semakin besar kemungkinan partikel-partikel tersebut dapat bersatu. Zeta potensial yang tinggi akan menghasilkan koloid yang sangat stabil.

Stabilitas sediaan suspensi

Electrical double layer dan zeta potensial sangat berguna untuk menentukan stabilitas suspensi. Aplikasinya, apabila zeta potensial pada suspensi kecil atau bahkan mendekati 0, maka partikel akan cenderung tarik-menarik yang pada akhirnya akan membentuk agregat dan dapat menyebabkan flokulasi.

Flokulasi dapat dihindari dengan cara mengocok sediaan sebelum diminun, hal ini bertujuan untuk mendistribusikan partikel yang mengendap secara merata sehingga dosis dari obat yang diminum tidak terlalu rendah yang akan menyebabkan efek terapi tidak tercapai, dan tidak terlalu tinggi yang akan menyebabkan obat menjadi toksik. Sebagai seorang formulator, kita perlu memperhatikan fenomena ini, dan harus berpikir kritis untuk mengatasi fenomena tersebut. Baik itu dilakukan penambahan ekspien seperti suspending agent atau dengan memperhatikan ukuran partikel beserta potensial zeta-nya.

Dalam bidang farmasi, pengukuran zeta potensial digunakan sebagai kunci untuk memahami proses dispersi dan agregasi dan juga digunakan untuk menentukan ada tidaknya gugus / gugus bermuatan pada permukaan bahan.

Pengaruh Perubahan Nilai Zeta Potensial terhadap Stabilitas Sistem

Kesimpulan

Sifat fisik suspensi sepenuhnya bergantung pada sifat dan luas antarmuka partikel-cair yang berarti bahwa perilaku dispersi berair bergantung pada struktur listrik dan ionik antarmuka. Produksi dan stabilitas suspensi erat kaitannya dengan lapisan ganda listrik yang menjadi ciri antarmuka. Pengukuran zeta potensial secara langsung berkaitan dengan sifat dan struktur lapisan ganda listrik pada antarmuka partikel-cair

Sumber :

Theoretical Considerations for Pharmaceutical Suspensions https://www.pharmapproach.com/theoretical-considerations-for-pharmaceutical-suspensions/

https://www.brookhaveninstruments.com/zeta-potential-applications/Prakash, S., Mishra, R., Malviya, R., & Sharma, P. K. (2014). Measurement techniques and pharmaceutical applications of zeta potential: a review. Journal of Chronotherapy and Drug Delivery, 5(2), 33-40.

Penulis : Mayang Kusuma Dewi, Mahasiswa Magister Ilmu Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran