Mengenal Teknologi Mikroenkapsulasi, Sistem Penghantaran Obat yang Menjanjikan

Artikel Terkait

Teknologi Penghantaran Obat Terkontrol, Solusi Jitu Atasi Permasalahan Penghantaran Obat Per Oral

30 April 2024

Mengenal Teknologi Mikroenkapsulasi Nifedifine dan Captopril

8 April 2022

Mengenal Sistem Penghantaran Obat Terkontrol

5 April 2021

Majalah Farmasetika – Sistem penghantaran obat mikropartikel merupakan pilihan yang menarik dan menjanjikan untuk pengembangan sistem pelepasan obat oral terkontrol. Mikroenkapsulasi adalah teknologi yang telah membuat kemajuan yang signifikan. Ini telah terbukti berguna dalam imobilisasi obat dan molekul biofarmasi lainnya, karena dapat memberikan struktur material, melindungi enkapsulasi produk dan mengontrol pelepasan konten enkapsulasi, yang semuanya dapat memastikan efek terapeutik yang efektif dan aman. Artikel ini memberikan tinjauan komprehensif mikroenkapsulasi dan perkembangan terkini di lapangan. Selain itu, teknik dan tujuan utama mikroenkapsulasi dan berbagai proses dan teknik yang terlibat dalam mikroenkapsulasi termasuk fisik, kimia, fisikokimia dan metode lainnya juga dibahas.

Mikrokapsul dan Mikrosfer

Terminologi yang digunakan untuk mendeskripsikan formulasi mikropartikel terkadang tidak konsisten dan membingungkan bagi pembaca yang tidak terbiasa dengan bidang tersebut. Pada dasarnya, istilah “mikropartikel” mengacu pada partikel dengan diameter 1-1000 µm, terlepas dari struktur internal atau eksternal yang tepat. Dalam kategori mikropartikel yang luas, “mikrosfer” secara khusus mengacu pada mikropartikel berbentuk bola, dan subkategori “mikrokapsul” mengacu pada mikropartikel yang intinya dikelilingi oleh bahan yang berbeda dari intinya. Inti bisa berupa padatan, cairan atau bahkan gas. Istilah “mikrokapsul” sendiri didefinisikan sebagai partikel bola dengan ukuran mulai dari 50 nm hingga 2 mm dan mengandung inti. Mikrosfer, dalam arti sempit, merupakan partikel kosong berbentuk bola. Namun, istilah mikrokapsul dan mikrosfer sering digunakan secara bergantian.

Selain itu, beberapa istilah terkait juga digunakan. Misalnya, “microbeads” dan “beads” digunakan secara bergantian. Partikel bulat dan bulat juga digunakan karena ukurannya yang besar dan morfologinya yang cenderung kaku. Karena sifat yang menarik dan jangkauan aplikasi mikrokapsul dan mikrosfer yang lebih luas, penelitian penggunaan bentuk sediaan pelepasan terkontrol menjadi sangat penting. Meskipun kata kapsul mengacu pada struktur inti-cangkang, istilah mikrokapsul tidak hanya mengenal partikel atau tetesan yang tertutup membran, tetapi juga dispersi dalam matriks padat yang tidak memiliki fase ekstramural dan tipe interstisial yang khas. Kisaran ukuran pada sekitar 2-2000 µm menjadikan berbeda dari nanopartikel atau nanokapsul yang lebih kecil.

Metode Pembuatan Mikrokapsul

Metode dan teknik pembuatan yang digunakan untuk mikroenkapsulasi dapat dibagi menjadi proses kimia, fisikokimia, elektrostatik dan mekanik. Proses kimia meliputi metode polimerisasi antarmuka dan in situ. Proses fisiokimia meliputi pemisahan fase koaservasi, emulsi kompleks, dispersi cair dan metode serbuk. Proses mekanis meliputi metode spray drying, pan coating, freeze drying, sistem lubang mikro dan metode granulasi unggun terfluidisasi putar. Juga, proses mekanis mikroenkapsulasi melibatkan beberapa kali spheronisasi.

Mikrokapsul polimer kerja panjang yang mengandung obat dengan sifat kelarutan yang berbeda dibuat dengan mendispersikan polimer koloid dalam media yang sepenuhnya berair sebagai alternatif dari metode mikroenkapsulasi konvensional. Mikroenkapsulasi dengan pemisahan fasa koaservasi umumnya terdiri dari tiga tahap yang dilakukan dengan pencampuran kontinyu:

1. Pembentukan tiga fasa kimia yang saling tidak bercampur,
2. Pengendapan lapisan, dan
3. Kekakuan lapisan.

Pemisahan koaservasi dibagi menjadi dua kategori yaitu koaservasi sederhana dan koaservasi kompleks. Koaservasi sederhana melibatkan penambahan zat yang sangat hidrofilik ke dalam larutan koloid. Zat tambahan ini menyebabkan dua fase terbentuk. Sedangkan koaservasi kompleks pada dasarnya adalah proses yang bergantung pada pH. Sifat asam atau basa dari sistem dimanipulasi untuk menghasilkan mikrokapsul. Di atas nilai pH kritis tertentu, sistem dapat menghasilkan mikrokapsul tergantung pada apakah asam atau basa. Mereka tidak terbentuk di bawah nilai pH ini. Secara umum, koaservasi kompleks dikaitkan dengan sistem yang mengandung lebih dari satu koloid.

Dalam polimerisasi antarmuka, monomer dipolimerisasi pada permukaan kontak dua zat yang saling tidak dapat bercampur. Jika fasa dalam adalah cair, maka mungkin untuk memisahkan atau melarutkan monomer dalam fasa ini dan mengemulsikan campuran dalam fasa luar sampai ukuran partikel yang diinginkan tercapai. Pada titik ini, agen penghubung silang dapat ditambahkan ke fase eksternal. Karena biasanya ada beberapa transfer monomer dari fase internal ke fase eksternal dan lebih disukai bahwa zat pengikat silang tidak bermigrasi ke fase internal, sebagian besar polimerisasi terjadi pada antarmuka.

Metode mikroenkapsulasi elektrostatik melibatkan pembakaran bahan dinding dan bahan yang akan dienkapsulasi bersamaan saat keduanya diisolasi. Bahan dinding harus cair selama langkah enkapsulasi dan mampu mengelilingi bahan inti. Jika tidak, aerosol yang dihasilkan harus diisi ulang. Prosesnya menggunakan tiga ruang, dua untuk menyemprot bahan dinding dan inti dan yang ketiga untuk pencampuran. Ion bermuatan berlawanan diproduksi dan disimpan pada tetesan cairan saat disemprotkan.

Metode mekanis yang digunakan untuk mikroenkapsulasi memiliki peralatan khusus mereka sendiri. Mikrokapsul dibuat dengan metode mekanis daripada dengan fenomena fisik atau kimia yang terdefinisi dengan baik. Metode mekanis yang paling umum digunakan untuk pembuatan mikrokapsul dan mikrosfer adalah proses sentrifugal multilubang (centrifugation multiorifice), spray congealing, spray drying, freeze drying, dan pan coating.

Aplikasi Mikroenkapsulasi dalam Sistem Penghantaran Obat

Beberapa aplikasi mikroenkapsulasi dapat dijelaskan secara rinci sebagai berikut:

1. Bentuk sediaan kerja panjang (sustained release). Obat mikroenkapsulasi dapat diberikan karena mikroenkapsulasi mungkin paling berguna dalam pembuatan tablet, kapsul atau bentuk sediaan parenteral.
2. Mikroenkapsulasi dapat digunakan untuk menghasilkan bentuk sediaan bersalut enterik sehingga obat diserap secara selektif dalam usus daripada lambung.
3. Dapat digunakan untuk menutupi rasa pahit pada obat.
4. Dari perspektif mekanistik, mikroenkapsulasi telah digunakan untuk memasukkan obat yang mengandung minyak ke dalam bentuk sediaan tablet. Ini telah digunakan untuk memecahkan masalah tablet granulasi dan tablet kompresi langsung.
5. Digunakan untuk melindungi obat dari bahaya lingkungan seperti kelembaban, cahaya, oksigen atau panas. Mikroenkapsulasi belum memberikan penghalang lengkap untuk bahan yang terdegradasi di bawah pengaruh oksigen, kelembaban atau panas, tetapi tingkat perlindungan yang tinggi dari unsur-unsur ini dapat disediakan.
6. Pemisahan zat yang tidak cocok, seperti eutektik farmasi, telah dicapai dengan enkapsulasi. Ini terjadi jika kontak langsung bahan menyebabkan pembentukan cairan. Contohnyatanya terlihat dalam kasus meningkatnya stabilitas campuran aspirin-klorfeniramin maleat yang tidak sesuai yang dicapai dengan mikroenkapsulasi keduanya sebelum pencampuran.
7. Mikroenkapsulasi dapat digunakan untuk mengurangi volatilitas. Zat volatil yang dienkapsulasi dapat disimpan lebih lama tanpa penguapan yang signifikan.
8. Mikroenkapsulasi juga telah digunakan untuk mengurangi potensi bahaya penanganan zat beracun atau berbahaya. Toksisitas menurun disebabkan berkurangnya penggunaan fumigan, herbisida, insektisida dan pestisida.
9. Higroskopisitas dapat dikurangi dengan mikroenkapsulasi.
10. Banyak obat dimikroenkapsulasi untuk mengurangi iritasi lambung.
11. Metode mikroenkapsulasi juga telah diusulkan untuk preparasi kontrasepsi intrauterine.
12. Dalam pembuatan formulasi tablet berlapis-lapis untuk pelepasan terkontrol dari obat yang terkandung dalam lapisan medial partikel tablet.

Perkembangan Terkini di Indonesia

Arah pengembangan mikroenkapsulasi dalam pengembangan sistem penghantaran obat di Indonesia masih terfokus pada improvisasi ekstrak bahan alam. Sebagai contoh, penelitian Ade Nugrahaen dkk menggunakan mikroenkapsulasi dalam proses improvisasi ekstrak rimpang kunyit. Berdasarkan hasil penelitian, mikrokapsul memberikan hasil terbaik bila dibandingkan dengan formulasi konvensional berdasarkan parameter fisik (recovery, kadar air, efisiensi penyerapan, laju alir dan ukuran partikel) dan parameter kimia (kandungan kurkumin).

Kesimpulan

Sistem mikrofabrikasi menawarkan keuntungan potensial dibandingkan sistem penghantaran obat konvensional. Mikrosfer dan mikrokapsul telah didefinisikan sebagai sistem penghantaran yang unik untuk banyak obat dan dapat disesuaikan untuk mengikuti sistem jaringan target. Oleh karena itu, mikrokapsul dan mikrosfer dapat digunakan tidak hanya untuk pelepasan terkontrol, tetapi juga untuk penghantaran obat yang ditargetkan ke lokasi tertentu di dalam tubuh. Meskipun kemajuan signifikan telah dibuat di bidang mikroenkapsulasi, masih banyak tantangan di bidang ini. Yang terpenting adalah pengembangan biopolimer yang lebih murah untuk teknologi mikroenkapsulasi dan pengembangan metode evaluasi yang diterima secara umum, terutama untuk mikrosfer bioadhesif. Oleh karena itu, pengembangan sistem tertentu yang aman dan efektif di masa depan akan memerlukan studi mendalam baik dari aspek biologis maupun teknologi dari sistem ini.

Pustaka

Nugraheni, A., Yunarto, N., Sulistyaningrum, N. Optimasi Formula Mikroenkapsulasi Ekstrak Rimpang Temulawak (Curcuma xanthorrhiza Roxb.) dengan Penyalut Berbasis Air. Jurnal Kefarmasian Indonesia. 2015 (2):98-105

Singh MN, Hemant KS, Ram M, Shivakumar HG. Microencapsulation: A promising technique for controlled drug delivery. Res Pharm Sci. 2010 Jul;5(2):65-77

Tomaro-Duchesneau C, Saha S, Malhotra M, Kahouli I, Prakash S. Microencapsulation for the Therapeutic Delivery of Drugs, Live Mammalian and Bacterial Cells, and Other Biopharmaceutics: Current Status and Future Directions. J Pharm (Cairo). 2013;2013:103527. doi: 10.1155/2013/103527