Sumber : www.dreamstime.com
Sumber : https://www.dreamstime.com/illustration/microencapsulation-technology.html

Mengenal Teknologi Mikroenkapsulasi pada Sistem Penghantaran Obat

Majalah Farmasetika – Mikroenkapsulasi merupakan proses penyalutan yang dilapisi oleh polimer dalam ukuran mikro. Metode teknologi ini memberikan keuntungan cukup bagus seperti sistem pengantaran obat, pelepasan obat yang terkontrol, dan pemberian yang mudah.

Sistem pengantaran obat dengan mikroenkapsulasi ini menjadi pilihan yang menjanjikan dalam pengembangan suatu sediaan obat karena keuntungan dari yang dimiliki. Pengembangan sistem pelepasan terkontrol ke area target menjadi tantangan dan hal baru bagi peneliti.

Artikel ini akan membahas mengenai aspek umum tentang mikroenkapsulasi agar mengenal lebih dalam mengenai sistem pengantaran obat, komposisi, teknologi pembuatan, mekanisme, dan perkembangan mikroenkapsulasi di Indonesia.

Sistem Pengantaran Obat Mikroenkapsulasi

Sistem pengantaran obat adalah metode yang digunakan untuk memperbaiki profil pelepasan suatu obat, mengurangi efek samping obat, meningkatan terapi, dan menghindari degradasi obat.

Tekonologi ini dapat digunakan dengan merancang suatu sediaan dengan bentuk mikroenkapsulasi.

Mikroenkapsulasi akan menghasilkan berupa partikel kecil yang disebut mikrokapsil atau mikrosfer.

Mikrokapsul memiliki inti yang diselimuti oleh membrane atau selaput dimana intinya ini bisa berupa padatan, cairan ataupun gas (1-3). Ukuran mikrokapsul berdiameter antara 50 nm – 2 mm (3-5).

Keuntungan dari mikrokapsul ini memiliki keamanan yang baik karena menurunkan konsentrasi local sehingga mengurangi toksisitas dan iritas, itu karena disebabkan karena responsibilitas dan keseragaman yang baik (6-8).

Untuk melihat bentuk sediaan mikrokapsul dapat dilihat menggunakan alat screening electron microscope (SEM). Dengan alat tersebut dapat mendeteksi struktur dari membrane dan isi mikropartikel serta juga dapat memperkirakan ukuran dari mikrokapsul (9-11).

Komposisi mikroenkapsulasi ada 2 yaitu bahan pelapis dan bahan inti. Bahan pelapis ini ada jenisnya berupa polimer yang inovasi ataupun yang tradisional. Polimer inovasi adalah polimer yang bersifat dapat melekat di daerah tubuh untuk memperpanjang waktu kerjanya, sedangkan polimer tradisional adalah polimer inert dan sensitif terhadap pH contohnya seperti karboksilat dan turunan amino (12-16).

Bahan pelapis yang dipilih cendrung yang sifatnya kompaktibel, non reaktif terhadap bahan inti (17).

Eksipien yang sering digunakan polimer hidrofilik, hidrofobik atau kombinasi keduanya. Sedangkan bahan inti yang terkandung itu berupa zat aktif yang memerlukan perlindungan dari zat-zat berbahaya.

Metode Pembuatan Mikroenkapsulasi

Pembuatan mikroenkapsulasi dapat dibuat berdasarkan secara kimiawi, fisika – kimia, elektrostatis, dan fisika – mekanik (18). Berikut penjelasan keempat metode tersebut:

  1. Kimiawi

Metode ini prinsipnya dengan polimerisasi, dimana kumpulan dari monomer – monomer itu menyatu secara reaksi kimia yang akan menjadi polimer. Metode ini contohnya seperti ada 2 zat yang tidak saling bercampur.

Prosesnya zat atau monomer akan di tambahkan dalam fase cair, apabila fase cairnya itu di fase internal maka monomer tersebut ditambahkan dalam fase tersebut, barulah setelahnya di tambahkan fase eksternal sampai ukuran yang diinginkan (19).

Namun jika pada monomer yang ada di fase internal tersebut akan berpindah ke fase eksternal maka di tambahkan zat crosslinker contohnya seperti kitosan, CaCl2.

  1. Fisika – kimia

Metode ini secara fase koaservasi, dimana pemisahan zat cair yang banyak mengandung polimer – polimer.

Fase tersebut terbagi menjadi 2 klasifikasi yaitu secara sederhana dan secara kompleks yaitu sebagai berikut:

  • Secara sederhana, hanya ditambahkan zat hidrofilik kedalam larutan.
  • Secara kompleks, pembentukan mikrokapsul bergantung pada pH. Apabila pHnya tidak sesuai dengan pH yang di inginkan maka mikrokapsul tersebut tidak akan terbentuk (20)
  1. Elektrostatis

Prinsip metode ini 2 zat yang harus memiliki electron yang bermuatan dan harus berlawanan. Prosesnya bahan pelapis dan bahan inti diuapkan, setelah diuapkan keduanya baru dicampurkan (21).

  1. Fisika – mekanik

Metode ini memanfaatkan instrumen – instrumen dalam proses pembuatannya sebagai berikut:

  1. Multiorifice – sentrifuga, ini akan memanfaatkan gaya sentifugasi dimana prinsipnya bahan inti akan di lewatkan kedalam bahan enkapsulasi sehingga dapat membentuk mikroenkapsulasi.
  2. Suspensi udara, dimana partikel – partikel inti akan didispersikan kedalam arus udara panas yang kemudian mengalami penyalutan oleh cairan – cairan penyalut yang disemprotkan secara periode. Penggunaan instrumen ini bahan intinya harus tahan terhadap panas.
  3. Penyalutan dalam panci, prosesnya penyalut dilarutkan terlebih dahulu ke dalam pelarut organik yang mudah menguap, taburkan bahan inti kedalam panci. Kemudian diuapkan pelarutnya dengan udara panas.
  4. Spray dry dan Spray congealing, keduanya memiliki prinsip yang sama namun perbedaan keduanya yaitu untuk spray dry pengubahan cairan kedalam bentuk padatan dengan cara menguapkan campuran bahan inti dan penyalut kemudian air itu akan menguap dan yang tertinggal adalah mikroenkapsulasi, sedangkan spray congealing ini perbedaannya hanya pada suhu yaitu menggunakan suhu dingin (22).
Baca :  Teknologi Mikroenkapsulasi untuk Penghantaran Obat Terkendali

Mekanisme Mikroenkapsulasi

Mekanisme dari mikroenkapsulasi ini tidak jauh berbeda dengan obat seperti biasanya. Mikroenkapsulasi itu juga nantinya untuk pelepasan obat sangat di pengaruhi oleh inti dan juga pelapisnya.

Mekanismenya ada beberapa yaitu difusi, disolusi, osmosis dan erosi. Berikut penjelasan mekanisme dari mikroenkapsulasi:

Proses Mekanisme
Difusi Cairan pelarutan akan berpenetrasi menembus cangkang mikrokapsulnya, kemudian melarutkan intinya (23).
Disolusi Lapisan luar larut dalam cairan disolusi yang akan menentukan kelarutan dari lapisan luarnya (24).
Osmosis Lapisan polimer yang bertindak sebagai membrane semipermiabel, sehingga terciptanya perbedaan tekanan osmotic antara bagian dalam dan luar, kemudian akan mendorong larutan obat keluar dari mikrokapsul melalui pori – pori kecil (25).
Erosi Pelepasan obat tergandung pada kondisi pH, dan/ hidrolisis atau enzymatic (26).

Perkembangan mikroenkapsulasi di Indonesia

Pada penelitian di Indonesia relatif sering menggunakan metode pembuatan mikroenkapsulasi dengan spray drying, salah satunya menurut Septevani dkk (2013), penggunaan metode spray drying dinilai memiliki beberapa kelebihan seperti ekonomis, proses cepat, dan pengoperasiaan alat yang mudah.

Menurut Iqbal (2016), dalam penelitian Pembuatan Mikrokapsul Phycocyanin Menggunakan Maltodekstrin sebagai Bahan Pelapis dengan Metode Spray Drying menyatakan bahwa mikroenkapsulasi dengan metode spray drying, bahan aktif akan terlindung dari pengaruh lingkungan yang merugikan selama penyimpanan maupun selama pengolahan. Mikroenkapsulasi dengan spray drying juga dapat mengkonversi cairan menjadi bubuk padatan sehingga memudahkan penanganan dan pengemasannya.

Perkembangan dan Aplikasi Mikroenkapsulasi di Indonesia

Perkembangan mikroenkapsulasi di Indonesia masih belum ada produk yang ada dipasarkan namun banyak beberapa peneliti yang mengkaji tentang mikroenkapsulasi tersebut. Relatif di Indonesia untuk perkembangan mikroenkapsulasi pada zat aktif yang terkandung di bahan alam dan sintetik, pada bahan alam di Indonesia sangat beragam dan juga berpotensi memiliki khasiat – khaiat yang berkualitas. Berikut aplikasi bahan mikroenkapsulasi yang digunakan dalam penelitian di Indonesia:

Nama Eksipien Aplikasi
Maltodekstrin Penggunaan mikroenkapsulasi dapat meningkatkan aktivitas antioksidan dilihat dari nilai IC50 pada ekstrak daun kenikir (27).
Likopen Mikroenkapsulasi dari buah tomat yang menghasilkan hasil optimum pada perbandingan likopen dan etil selulosa (1:3). Perbandingan tersebut dianggap paling baik (28).
Gom arab Mikroenkapsulasi tersebut dapat untuk nutrisi makanan, karena bisa sebagai penyalut minyak ikan (29)
Kitosan & Na. Alginat Penggunaan kitosan dan natrium alginate dapat memperlambat pelepasan obat asam mefenamat, sehingga dengan hal tersebut menandakan obat tersebut pelepasannya lebih terkontrol (30).
Albumin Penggunaan albumin juga dapat mengontrol pelepasan obat bisoprolol karena dilihat dari parameter laju disolusi dan efisiensi penyerapan obat. Semakin tinggi kadar albumin yang digunakan maka semakin tinggi efisiensi penyerapan dan laju disolusi juga semakin lambat (31).

Kesimpulan

Sistem pengantaran obat menggunakan mikroenkapsulasi memiliki pelepasan yang lebih terkontrol, dapat melindungi degradasi obat, mengurangi efek samping obat dan juga mengurangi frekuensi obat.

Metode pembuatan mikroenkapsulasi terdiri dari 4 yaitu secara kimiawi, fisika – kimia, elektrostatis dan mekanis, dengan mekanisme dari mikrokapsul juga terdiri dari difusi, disolusi, osmosis dan erosi.

Perkembangan di Indonesia juga perkembangannya kebanyakan sebagai penyalut zat aktif berupa bahan alam maupun sintetik.

Daftar Pustaka

  1. Berkland C, Kipper M. J, Narasimhan B, Kim K. Y, Pack D. W. Microsphere size, precipitation kinetics and drug distribution control drug release from biodegradable polyanhydride microspheres. J Control Rel. 2004; 94:129–141.
  2. Brazel S. C, Peppas N. A. Modeling of drug release from swellable polymers. Eur J Pharm Biopharm. 2000; 49: 47–48.
  3. Chaumeil J. C, Chemtob C, Ndongo M. Tablets of metronidazole microcapsules: release characterization. Int J Pharm Sci. 1986; 29: 83–92.
  4. Birnbaum D. T, Brannon-Peppas L. Microparticle drug delivery systems. In: Brown DM, editor. Drug delivery systems in cancer therapy.Totowa: Humana Press Inc; 2003. pp. 117–136.
  5. Chien Y. W. New York: Marcel Dekker; Novel drug delivery systems: fundamentals, developmental concepts, and bio-medical assessments. 1982.
  6. Deasy P. B. New York: Marcel Dekker; Microencapsulation and related drug processes. 1984.
  7. Donbrow M. Recent advances in microcapsule delivery systems. In: Breimer DD, editor. Topics in pharmaceutical sciences.Amsterdam: Elsevier Science; 1987. pp. 33–45.
  8. Fravel D. R, Marois J. J, Lumsden R. D, Conick W. J. Encapsulation of potential biocontrol agents in an alginate-clay matrix. 1985; 75:774–777.
  9. Conick J. R, Walker W. R, Geynes W. R. San Francisco: 1983. Sustained release of mycoherbicides from granular formulations. 10th International symposium on controlled release bioactive materials; p. 283.
  10. Costa P, Lobo J. M. S. Modeling and comparison of dissolution profiles. Eur J Pharm Sci. 2001; 13:123–133.
  11. Davis S. S, Hardy J. G, Taylor M. J, Whalley D. R, Wilson C. G. A comparative study of the gastrointestinal transit of a pallet and tablet formulation. Int J Pharm. 1984; 21: 167–177.
  12. Gutcho M. H. Chemical technology review No. 135.New Jersey: Noys Data Corporation; 1979. Microcapsules and other capsules.
  13. Haznedar S, Dortue B. Preparation and in vitroevaluation of eudragit microspheres containing acetazolamide. Int J Pharm. 2004; 269: 131–140.
  14. Higuchi T. Mechanism of sustained action medication, theoretical analysis of rate of release of solid drugs dispersed in solid matrices. J Pharm Sci. 1963; 52: 1145–1149.
  15. Hsieh D. Controlled release systems: past, present and future. In: Hsieh D, editor. Controlled release systems: fabrication technology. 1. Florida: CRC Press; 1998. pp. 1–17.
  16. Kyo M, Hyon S. H, Ikada Y. Effects of preparation conditions of cisplatin-loaded microspheres on the in vitroJ Control Rel. 1995; 35: 73–82.
  17. Ike O, Shimizu Y, Wada R, Hyon S. H, Ikada Y. Controlled cisplatin delivery system using poly (d,l-lactic acid) 1992; 13: 230–234.
  18. Zhang Y, Chu C. C. In vitrorelease behavior of insulin from biodegradable hybrid hydrogel networks of polysaccharide and synthetic biodegradable polyester. 2002; 16: 305–325.
  19. Sinha VR, Goyal V, Bhinge JR, Mittal BR, Trehan A. Diagnostic microspheres: an overview. Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 2003; 20: 431–460.
  20. Felder C. B, Blanco-Prieto M. J, Heizmann J, Merkle H. P, Gander B. Ultrasonic atomization and subsequent polymer desolvation for peptide and protein microencapsulation into biodegradable polyesters. J Microencapsulation. 2003; 20: 553–567.
  21. Tabata Y, Gutta S, Langer R. Controlled delivery systems for proteins using polyanhydride microspheres. Pharm Res. 1993; 10: 487–496.
  22. Kipper M J, Shen E, Determan A, Narasimhan B. Design of an injectable system based on bioerodible polyanhydride microspheres for sustained drug delivery. 2002; 23: 4405–4412.
  23. Deng J. S, Li L, Tian Y, Ginsburg E, Widman M, Myers A. In vitrocharacterization of polyorthoester microparticles containing bupivacaine. Pharm Dev Technol. 2003; 8: 31–38.
  24. Wang C, Ge Q, Ting D, Nguyen D, Shen H. R, Chen J, et al. Molecularly engineered poly (ortho ester) microspheres for enhanced delivery of DNA vaccines. Nat Mater. 2004; 3: 190–196.
  25. Veronese F. M, Marsilio F, Lora S, Caliceti P, Passi P, Orsolini P. Polyphosphazene membranes and microspheres in periodontal diseases and implant surgery. 1999; 20: 91–98.
  26. Lakshmi S, Katti D. S, Laurencin C. T. Biodegradable polyphosphazenes for drug delivery applications. Adv Drug Deliv Rev. 2003; 55: 467–482.
  27. Siregar, T. M & Kristanti, C. Mikroenkapsulasi Senyawa Fenolik Ekstrak Daun Kenikir (Cosmos caudatus ). Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan. 2019; Vol. 8 (1). Hal. 31 – 37.
  28. Sulastri, E., Ibrahim, N., Budiarti, S. Mikroenkapsulasi Likopen dari Buah Tomat dengan Metode Penguapan Pelarut. Jurnal Farmasi Galenika. 2019; Vol. 5 (1). Hal 108 – 116.
  29. Hasibuan, N. E, Tamrin, Muis, Y. Mikroencapsulasi Minyak Ikan Pora – Pora Menggunakan Metode Spray Drying untuk Aplikasi Nutrisi Makanan. 2017. Jurnal Kimia Mulawarman. 2017; Vol. 14 (2). Hal, 108 – 114.
  30. Mardikasari, S. A, Suryani, Akib, N. I, Indahyani, R. Mikroenkapsulasi Asam Mefenamat Menggunakan Polimer Kitosan dan Natrium Alginat dengan Metode Gelasi Ionik. Jurnal Farmasi Galenika. 20120; Vol. 6 (2). Hal, 192 – 203.
  31. Mikroenkapsulasi Bisoprolol Dengan Penyalut Albumin. Jurnal Dunia Farmasi. 2020; Vol. 5 (1), Hal 29 – 39.
  32. Septevani, A.A, Sondari, D. Ghozali, M. Pengaruh Teknik Spray Drying dalam Mikroenkapsulasi Asiaticoside dan Ekstrak Jahe. Jurnal Sains Materi Indonesia. 2013; Vol. 14 (4). Hal, 248 – 252.
  33. Iqbal, M. N. & Hardiyanto. Pembuatan Mikrokapsul Phycocyanin Menggunakan Maltodekstrin sebagai Bahan Pelapis dengan Metode Spray Drying. Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia. 2016.
Share this:
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

About M. Ramadhan Saputro

Check Also

Polymers 2018, 10(12), 1379; https://doi.org/10.3390/polym10121379

Mengenal Sediaan Implan Kontrasepsi Berbasis Polimer

Majalah Farmasetika – Polimer implan adalah suatu polimer yang dapat mengirim atau membawa obat untuk …

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.