Kecepatan Laju Reaksi Pengaruhi Stabilitas Obat, Catat 5 Penyebabnya!

Majalah Farmasetika – Stabilitas obat merupakan suatu parameter produk dalam mempertahankan kualitas semenjak awal proses pembuatan sampai diterima di masyarakat.

Parameternya terdiri dari identitas, kualitas, kekuatan, serta kemurnian dalam batasan yang telah dipastikan dalam proses penyimpanan dan penggunaan.

Terdapat berbagai faktor yang harus dipelajari dalam ilmu stabilitas obat, yaitu suhu, katalis, tekanan, dan lainnya.

Secara fisik atau molekular dapat terjadi perubahan pada sedian padat. Contohnya perubahan bentuk kristal awal menjadi kristal yang baru. Umumnya disebabkan oleh perubahan letak dari gugus fungsi. Hal ini dapat mempengaruhi kualitas fisika dalam stabilitas obat seperti kelarutannya, permeabilitasnya, dan bioavailabilitasnya

Sifat-sifat kimia menjadi penyebab yang paling banyak mempengaruhi perubahan pada sediaan larutan dan atau sistem dispersi. Hal ini berikatan erat dengan ikatan kovalen yang putus. Dimana terjadi akibat berbagai reaksi seperti oksidasi, hidrolisis, dll. Perubahan pada sediaan ini dapat menimbulkan permasalahan seperti toksisitas, kontaminasi mikroba dan ketidakatifan senyawa

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

1. Suhu

• Teori Collision: Ketika dua bahan kimia bereaksi, molekulnya harus bertabrakan satu sama lain dengan energi yang cukup untuk berlangsungnya reaksi.
• Teori Kinetik: Peningkatan suhu berarti molekul bergerak lebih cepat.

2. Konsentrasi reaktan

Lebih banyak reaktan berarti lebih banyak tumbukan jika ada cukup energi.

3. Katalis

Mempercepat reaksi dengan menurunkan energi aktivasi.

4. Tekanan

Umumnya dalam bentuk tekanan udara dari air atau kelembapan. Tekanan ini dapat menyebabkan peningkatan nilai collision.

5. Luas permukaan reaktan padat

Bread and butter theory: lebih banyak area untuk reaktan bersentuhan.

Suhu

Gambar 1. Kurva energi kinetik dengan fraksi molekul

Awal mula suhu dipelajari sebagai faktor yang memengaruhi laju reaksi ditunjukkan dengan munculnya teori distribusi Maxwell-Boltzmann. Mengacu pada Gambar 1., Saat suhu meningkat, kurva mendatar dan melebar. Jika garis putus-putus mewakili energi aktivasi, dengan meningkatnya suhu, demikian juga fraksi molekul yang dapat mengatasi penghalang energi aktivasi. Akibatnya, laju reaksi meningkat. Dinyatakan dalam rumus:

Teori ini dilanjutkan lagi oleh Arrhenius yang sekarang umum digunakan pada studi stabilitas dipercepat. Persamaan Arrhenius menjelaskan hubungan ketergantungan konstanta laju reaksi kimia pada suhu absolut (dalam kelvin). Persamaannya adalah sebagai berikut:

atau

di mana

A = adalah faktor pra-eksponensial (atau hanya faktor awal),

Ea = adalah energi aktivasi, dan

R = adalah konstanta gas Universal

Gambar 2. Plotting dari rumus arrhenius

Melalui persamaan tersebut, didapatkan bahwa suhu sangat mempengaruhi energi aktivasi. Hal ini dibuktikan melalui Gambar 2. Para ilmuwan telah menemukan bahwa energi aktivasi (Ea) dari semua reaksi dekomposisi kimia biasanya berada pada kisaran 12 hingga 24 Kcal/mol memberikan Q10 atau laju peningkatan Q10 untuk 10°C.

Stabilitas Dipercepat

Gambar 3.

Gambar 4.

Dalam pendekatan isokonversi Program Penilaian Stabilitas yang Dipercepat (ASAP), sampel dikeluarkan dari ruang stabilitas pada tingkat degradasi yang sama dan ditentukan (di sini ditunjukkan sebesar 0,4%) sesuai dengan waktu yang berbeda pada kondisi yang berbeda sesuai dengan zona berdasarkan Gambar 3 dan Gambar 4. Waktu pada suatu kondisi dipilih agar sesuai dengan batas spesifikasi. Pendekatan ini memungkinkan ekstrapolasi suhu yang akurat menggunakan persamaan Arrhenius.

Penentuan suhu untuk menjaga stabilitas

Dikarenakan suhu yang sangat berperan penting dalam stabilitas, maka dalam menentukan tempat penyimpanan perlu diperhatikan suhunya. Persamaan untuk menentukan suhu yang tepat adalah dengan MKT atau Mean Kinetic Temprature. Suhu yang dihitung tunggal di mana jumlah total degradasi selama periode tertentu sama dengan jumlah degradasi individu yang akan terjadi pada berbagai siklus suhu yang lebih tinggi dan lebih rendah. Ini memperhitungkan variasi suhu musiman dan harian selama setahun.

Persamaan Haynes didasarkan pengambilan titik suhu di berbagai titik suhu. Berdasarkan USP, terdapat 52 titik. Sedangkan FDA dari 104 titik suhu yang bervariasi.

Katalis

Gambar 5.

Pelarut menjadi hal utama yang harus diperhatikan sebelum katalis yang lain. Umumnya dengan air. Jika air digunakan sebagai asam, dapat digunakan sebagai katalis asam. Begitu juga untuk basa. Secara umum, pelarut air pun dapat digunakan sebagai katalis sendiri. Hal itu dibuktikan melalui grafik pada Gambar 5 yang membuktikan dengan adanya air yang berperan sebagai katalis, dapat menurunkan nilai energi potensial dalam suatu reaksi dan mempercepat reaksi tersebut.

Pada pH rendah, teramati katalisis ion hidrogenSebaliknya pH tinggi, teramati katalisis ion hidroksil spesifikJika konsentras [H ] dan [OH]kecil maka daoat dikatakan sebagai katalisis solven. Jika pH sedikit asam (basa) maka terjadi katalisis oleh solven dan ion hidrogen (hidroksil) terjadi simultan. Untuk mencegah terjadinya perubahan tersebut, ditambahkan larutan dapar.

Enzim katalisis

Katalisis oleh enzim terjadi akibat adanya kontaminasi mikroba. Reaksi katalisis dengan enzim sama seperti reaksi enzim pada umumnya, yaitu kunci dengan anak kunci. Hal ini dijelaskan dalam persamaan Michaelis-Menten.

di mana

m= nilai konstanta Michaelis Menten

Dalam persamaan Michaelis-Menten terdapat kondisi turnover untuk melihat sejauh mana efisiensi suatu enzim mengkatalisis terutama produk enzimatis (contohnya rekombinan). Namun dalam stabilitas, sebaliknya. Jumlah enzim dapat sebagai indikator yang akan merubah sifat obat.

Pada produk enzimatis, jika jumlah substrat sangat banyak, akan terjadi modifikasi persamaan Michealis Menten menjadi persamaan Lineweaver-Burk, sebagai berikut:

Tekanan

Hukum laju untuk Mekanisme Lindemann-Hinshelwood bergantung pada tekanan. Dipelajari pada reaksi anorganik. Dapat dilihat pada tekanan berbeda, terdapat orde kinetika yang dipengaruhi. Pada tekanan rendah, terdapat orde 2 yang terjadi. Sedangkan pada tekanan tinggi, terdapat kondisi kesetimbangan sehingga perbedaan kecepatannya pun perbeda. Banyaknya, dalam tekanan udara (yaitu kelembapan).

Kesimpulan

Suhu berperan paling besar dalam nilai kinetika di stabilitas obat. Hal ini dapat mempengaruhi kinetikanya, dapat lebih cepat atau lebih lambat, dimana hal ini penting untuk menjaga nilai stabilitas suatu produk.

Pustaka

Carstensen, J.T. dan C.T. Rhodes. 2000. Drug Stability: Principles and Practices, 3^rd Edition. New York: Marcel Dekker.

Kenneth A. Connors, Gordon L. Amidon, Valentino J. Stella. 1986. Chemical Stability of Pharmaceuticals: A Handbook for Pharmacists, 2^nd Edition. Oxford: Wiley

Laidler, K.J. 1987. Chemical Kinetics, 3^rd Edition. London: Pearson Education.

Sinko, P.J. 2006. Physical Pharmacy, 6th Edition. Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins