disertasi pembentukan prodrug karbamazepin

ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN-ASAM AMINO
SEBAGAI UPAYA MEMPERBAIKI SIFAT FISIKOKIMIA DAN
BIOAVAILABILITAS KARBAMAZEPIN
(CARBAMAZEPINE-AMINO ACID PRODRUGS
TO IMPROVE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES
AND BIOAVAILABILITY OF CARBAMAZEPINE)
DEWI ISADIARTUTI
NIM 090970201
PROGRAM STUDI S3 MIPA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2015
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
LEMBAR PENGESAHAN
Naskah disertasi ini telah disetujui
Pada tanggal 10 Maret 2015
Oleh:
PROMOTOR
Prof. Dr. Tutuk Budiati, Apt., M.S
NIP. 194801261976032001
KO-PROMOTOR
Prof. Dr. Suwaldi Martodihardjo, Apt., M.Sc
NIP 194805071976031001
Mengetahui,
DEKAN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
Prof. Dr. Win Darmanto, M.Si, PhD.
NIP. 196106161987011001
ii
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Disertasi ini telah diuji pada Ujian Tertutup
Tanggal: 11 Februari 2015
_____________________________________________________________________
PANITIA PENGUJI DISERTASI
Ketua
: Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA.
Anggota
: 1. Prof. Dr. Tutuk Budiati, Apt., M.S.
(Promotor)
2. Prof. Dr. Suwaldi Martodihardjo, Apt., M.Sc. (Ko-Promotor)
3. Dr. Achmad Radjaram, Apt.
4. Dr. Fahimah Martak, M.Si.
5. Dr. Hari Basuki Notobroto, dr., M.Kes.
6. Prof. Dr. rer.nat. Moch.Yuwono, Apt., M.S.
7. Dr. Dwi Setyawan, S.Si., Apt., M.Si.
Ditetapkan dengan Surat Keputusan Dekan
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Nomor: 119/UN3.1.8/2015
Tanggal 30 Januari 2015
iii
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman JUDUL ................................................................................................
i
Halaman PENGESAHAN ................................................................................... ii
PANITIA PENGUJI ...........................................................................................
iii
DAFTAR ISI ......................................................................................................
iv
PRAKATA ........................................................................................................ vii
DAFTAR GAMBAR .... ......................................................................................
x
DAFTAR TABEL . ...........................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR SINGKATAN
INTISARI
...................................................................................
xiii
.................................................................................. xiv
........................................................................................................
xv
ABSTRACT ....................................................................................................
xvi
KATA MUTIARA ............................................................................................... xvii
BAB I
PENGANTAR .....................................................................................
1.1 LATAR BELAKANG
1
................................................................... 1
1.2 RUMUSAN MASALAH ................................................................ 6
1.3 TUJUAN PENELITIAN ................................................................. 7
1.4 MANFAAT PENELITIAN ............................................................. 8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 9
2.1 TINJAUAN TENTANG SIFAT FISIKOKIMIA ............................ 9
2.1.1 Tinjauan Tentang Kelarutan ................................................. 10
2.1.1.1 Tinjauan Tentang Prodrug .................................................. 15
2.1.2 Tinjauan Tentang Disolusi ..................................................... 19
2.1.2 Tinjauan Tentang Koefisien Partisi
...................................... 22
2.2 TINJAUAN TENTANG BIOAVAILABILITAS .......................... 23
2.3 TINJAUAN TENTANG KARBAMAZEPIN ............................... 31
2.4 TINJAUAN TENTANG ASAM AMINO ..................................... 38
2.5 TINJAUAN TENTANG PEMBENTUKAN PRODRUG ............. 40
iv
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB III KONSEP ILMIAH DAN HIPOTESIS ................................................. 42
3.1 KONSEP ILMIAH
........................................................................ 42
3.2 HIPOTESIS PENELITIAN
BAB IV METODE PENELITIAN
.......................................................... 44
................................................................... 47
4.1 JENIS DAN RANCANGAN PENELITIAN
................................ 47
4.2 PENELITIAN TAHAP I PEMBENTUKAN PRODRUG ............... 47
4.2.1 Bahan Penelitian
......................................................................... 47
4.2.2 Alat Penelitian .............................................................................. 47
4.2.3 Lokasi Penelitian .......................................................................... 48
4.2.4 Prosedur Kerja
............................................................................ 49
4.3 PENELITIAN TAHAP II KARAKTERISASI SIFAT
FISIKOKIMIA ................................................................................. 50
4.3.1 Variabel Penelitian
...................................................................... 50
4.3.2 Definisi Operasional .................................................................... 51
4.3.3 Bahan Penelitian .......................................................................... 51
4.3.4 Alat Penelitian .............................................................................. 51
4.3.5 Lokasi Penelitian
......................................................................... 51
4.3.6 Prosedur ......................................................................................... 52
4.4 PENELITIAN TAHAP III UJI BIOAVAILABILITAS .................... 53
4.4.1 Variabel Penelitian ...................................................................... 53
4.4.2 Definisi Operasional ................................................................... 54
4.4.3 Bahan Penelitian ......................................................................... 54
4.4.4 Alat Penelitian ............................................................................ 54
4.4.5 Lokasi Penelitian
........................................................................ 54
4.4.6 Prosedur ...................................................................................... 54
4.5 Analisis Data
................................................................................. 57
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................. 59
5.1
PEMBENTUKAN SENYAWA PRODRUG ................................ 59
5.1.1 Identifikasi Karbamazepin Bahan Penelitian ............................... 59
5.1.2 Hasil Senyawa Prodrug Karbamazepin ........................................ 61
v
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
5.1.3 Uji Kemurnian dengan KLT ......................................................... 65
5.1.4 Identifikasi Senyawa Prodrug
5.2
................................................... 66
KARAKTERISASI SIFAT FISIKOKIMIA ................................. 69
5.2.1 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan DTA ............................. 69
5.2.2 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan PXRD .......................... 71
5.2.3 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan Mikroskop ..................... 73
5.2.4 Kelarutan ...................................................................................... 74
5.2.5 Disolusi ........................................................................................ 88
5.2.6 Koefisien Partisi .......................................................................... 98
5.3 BIOAVAILABILITAS
..............................................................100
5.4 HAL BARU DALAM PENELITIAN ..........................................119
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................120
DAFTAR PUSTAKA
.......................................................................................122
vi
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
PRAKATA
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala Kasih Karunia, Hikmat,
Bimbingan dan PertolonganNya, sehingga disertasi dengan judul "Pembentukan
Prodrug Karamazepin-Asam Amino Sebagai Upaya Memperbaiki Sifat
Fisikokimia dan Bioavailabilitas Karbamazepin” dapat diselesaikan dengan baik.
Sebagian hasil penelitian ini telah dipublikasikan pada International Journal of
Pharmacy and Pharmaceutics Sciences Vol 6 issue 1, 2014 dengan judul "Solubility
and Dissolution Study of Physical Mixture of Carbamazepine and Amino Acids".
Disertasi ini dapat diselesaikan berkat dukungan berbagai pihak, oleh karenanya
pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan
setinggi-tingginya kepada:
1. Prof. Dr. Tutuk Budiati, Apt., M.S. selaku promotor yang telah berkenan
meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan, mendorong,
memberikan nasihat dan semangat dalam menyelesaikan disertasi. Dari beliau,
penulis belajar tentang ketelitian, kedisiplinan, keuletan dan berpikir kritis
dalam menghadapi setiap persoalan.
2. Prof. Dr. Suwaldi Martodihardjo, Apt., M.Sc. selaku kopromotor, beliau juga
pembimbing tesis penulis ketika menyelesaikan pendidikan S2 di Fakultas
Farmasi Universitas Gadjah Mada yang telah berkenan memberikan
bimbingan, arahan, dorongan dan nasehat yang tiada putusnya untuk senantiasa
memperluas wawasan dan semangat dalam menyelesaikan disertasi. Dari
beliau, penulis belajar tentang ketelitian, berpikir komprehensif, kerendahan
hati dan kesabaran dalam menghadapi masalah.
3. Dr. Achmad Radjaram, Apt., Dra. Esti Hendradi, Apt., M.Si., Ph.D., Prof. Dr.
Purwanto., Apt., Junaidi Khotib, S.Si., Apt., M.Kes., Ph.D., Dr. Alfinda Novi
Kristanti, DEA, Dr. Fahimah Martak, M.Si., Dr. Hari Basuki Notobroto, dr.,
M.Kes., Prof. Dr. rer. nat. M. Yuwono, Apt., M.S., dan Dr. Dwi Setyawan, S.Si.,
Apt., M.Si. selaku penguji ujian kualifikasi, ujian proposal, ujian kelayakan dan
ujian tertutup yang telah memberikan masukan, saran dan koreksi untuk
perbaikan naskah disertasi ini.
4. Dirjen Pendidikan Tinggi Republik Indonesia yang telah memberikan bantuan
beasiswa BPPS yang sangat bermanfaat dalam penyelesaian pendidikan Doktor
ini dan bantuan dana Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi melalui BOPTN
Universitas Airlangga Tahun Anggaran 2012-2014.
5. Rektor Universitas Airlangga, Prof. Dr. H. Fasich, Apt., Direktur Pascasarjana
Universitas Airlangga, Prof. Dr. Hj. Sri Hajati, SH, M.S, Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Airlangga, Prof. Win Darmanto, Ph.D., Dekan
Fakultas Farmasi Universitas Airlangga, Dr. Umi Athiyah, Apt., M.S., Ketua
Program Studi S3 MIPA Prof. Dr. Ir. Suhariningsih yang kemudian digantikan
oleh Prof. Dr. Bambang Irawan, M.Sc. yang telah memberikan kesempatan dan
fasilitas bagi penulis untuk menempuh pendidikan program Doktor.
6. Dra. Esti Hendradi, Apt., M.Si, Ph.D., selaku Ketua Departemen Farmasetika
Fakultas Farmasi Universitas Airlangga yang telah mengijinkan, mendorong,
mendukung dan memberi semangat penulis untuk mengikuti program S3.
vii
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
7.
Para staf pengajar program S3 MIPA Universitas Airlangga, Prof. Dr. I Gde
Nyoman Astika, Apt., Prof. Dr. Ir. Suhariningsih, Prof. Dr. Muhammad
Zainuddin, Apt., Dr. dr. Widodo J. Pudjirahardjo, M.S., MPH, Prof. Win
Darmanto Ph.D., Prof. Dr. Ni Nyoman Tri Puspaningsih, M.Si., Prof. Dr. rer. nat
Moch. Yuwono, Apt., M.S., Prof. Dr. Amiruddin Prawita, Apt., Prof. Dr.
Sudjarwo, Apt., M.S., Dr. Hari Basuki Notobroto, dr., M.Kes, Dr. A.
Radjaram, Apt., Prof. Dr. Suwaldi Martodihardjo, Apt., M.Sc, Prof. Dr.
Siswandono, Apt., Dra. Esti Hendradi, Apt., M.Si., Ph.D, Junaidi Khotib, S.Si,
Apt., M.Kes., Ph.D., Drs. Marcellino Rudyanto, Apt., M.Si., Ph.D., yang telah
memberikan ilmu dan wawasan yang berharga kepada penulis dalam mengikuti
pendidikan program Doktor.
8. Drs. Marcellino Rudyanto, Apt., M.Si, Ph.D., selaku Ketua Departemen Kimia
Farmasi, Dr. Budi Suprapti, Apt., M.Si., selaku Ketua Departemen Farmasi
Klinik, Prof. Dr. Sukardiman, M.S, Apt., selaku Ketua Departemen
Farmakognosi dan Fitokimia Fakultas Farmasi Universitas Airlangga atas
dukungan fasilitas dalam mengerjakan penelitian disertasi ini.
9. Sejawat Dra. Emy Cholida, Apt, M.H. dan PT Mersifarma Tirmaku Mercusana
Indonesia yang telah membantu pengadaan bahan Karbamazepin.
10 Teman-teman S3 MIPA Universitas Airlangga angkatan 2009, Dr. Isnani Darti,
Dr. Agus Abdul Gani, Dr. drh. Benjamin Christofel Tehupuring, Dr. Ir. Eny
Zulaeka, Dr. A.A. Istri Ratnadewi, Dr. Lanny Hartanti, Dr. Choirul Imron, Dr. Ir.
Poppy Hardjo, , Dr. Akas Yekti Pulihasih, M.Si, Dr. Noor Hidajat, M.Si, Ir.
Achmad Djunaidi, M.P, Dra. Wahyu Hidayatiningsih, M.Si. dan teristimewa
sejawat Dr. Aniek Setiya Budiatin, Apt., M.Si., atas kerjasama dan dukungan
selama menempuh pendidikan program Doktor.
11. Sejawat di Departemen Farmasetika, Drs. Bambang Widjaja, Apt., M.S., Dr.
Dwi Setyawan, S.Si, Apt., M.Si, Dr. A. Radjaram, Apt., Dra. Retno Sari, Apt.,
M.Sc, Drs. Sugiyartono, Apt., M.S., M. Agus Sjamsyur R., S.Si, Apt., M.Si,
Dini Retnowati, S.Farm., Dr. rer. nat M.L Ardhani, S.Si., M. Pharm, Helmy
Yusuf, S.Si., Apt., M.Sc, PhD., Abhimata Pramanandana, S.Farm., Apt. yang
dengan senang hati telah mendukung penulis dan menjadi teman diskusi dalam
penyelesaian disertasi.
12. Dr. Juni Ekowati, Apt., M.Si, Dr. Riesta Primaharinastiti, S.Si., Apt., M.Si.,
Dra. Suzana, Apt., M.Si, Melanny Ika S., Apt., M.PharmSc, Kholis Amalia N.,
S.Farm., Apt., dari Departemen Kimia Farmasi yang telah mendukung dan
memberi semangat dalam mengerjakan penelitian ini. Drs. Didik Hasmono,
Apt., M.S., dari Departemen Farmasi Klinis yang telah membantu penulis dalam
mengolah data in vivo.
13. Sdr. Harmono, Sdri. Dyah Nawangwulan, dan Sdr. Suprijono, Laboran
Departemen Farmasetika Sdr. Kusaeri, Sdr.Sunar, dan Sdr.Yanto, Laboran
Departemen Kimia Farmasi, Sdr. Mursyid, Sdr.Vendra dan Sdr. Ari, Laboran
Departemen Farmasi Klinis, Sdr. Eko dan Sdr. Lismo Laboran Farmakognosi
dan Fitokimia serta mahasiswa penulis yang kekasih Veronika Gratia dan Hana
Sofia yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian disertasi.
viii
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
14. Kedua orangtua penulis, Bp. Ismoeljono B.A. dan Ibu Atikah B.Sc, yang telah
membesarkan dengan penuh kasih sayang dan mendidik dalam pengenalan takut
akan Tuhan serta selalu mendoakan penulis tanpa berkeputusan. Kedua mertua
Bp. (alm) Soeparno dan Ibu (alm) Soenarihati, yang telah memberikan
dukungan dan kasih sayang dalam menjalani kehidupan.
15. Terima kasih tak terhingga kepada suami terkasih Dr. Kris Nugroho, M.A., yang
telah setia mendukung dengan segenap pengorbanan dan kasih sayang serta doa
yang senantiasa dipanjatkan, anak-anak terkasih Andre Bayu Nugroho dan
Eunike Mustika Nugroho atas segala pengertian, pengorbanan dan kasih sayang
yang telah diberikan selama penulis menunaikan tugas belajar.
16. Saudara dan saudara ipar terkasih, keluarga Dr. Heri Suroto, dr., SPOT (K)/drg.
Isdiah Primawati, keluarga dr. Pria Istjahja Utama, Sp. PD./Dr. Damayanti
Tinduh, dr., Sp. KFR., keluarga Dipl. Inf. Jesaya Widhia Nugraha/dr. Kartika
Ishartadiati, M.Kes. beserta segenap keponakan yang telah mendukung dalam
doa dan perhatian yang tak pernah surut selama penulis menyelesaikan program
Doktor.
17. Segenap pihak yang telah membantu penelitian disertasi yang tidak dapat penulis
sebutkan satu persatu dengan tidak mengurangi rasa hormat, penulis sampaikan
terima kasih.
Akhirnya semoga penelitian ini dapat bermanfaat bagi kemajuan dan
pengembangan ilmu farmasi, saran dan masukkan bagi kesempurnaan penelitian ini,
penulis sambut dengan tangan terbuka. Kiranya Kasih Karunia Tuhan menyertai kita
sekalian.
Maret 2015
Penulis
ix
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 1.1
Macam-macam NH asam ........................................................
Gambar 2.1
Tahapan proses melarut
........................................................
11
Gambar 2.2
Ilustrasi konsep prodrug
.......................................................
15
Gambar 2.3
Ilustrasi sederhana mewakili konsep prodrug .........................
16
Gambar 2.4
Prodrug yang larut dalam cairan saluran cerna .......................
18
Gambar 2.5
Skema disolusi dari permukaan partikel
...............................
20
Gambar 2.6
Proses absorbsi suatu obat
…................................................
23
Gambar 2.7
Model membran plasma fluid mosaic ...................................
26
Gambar 2.8
Kurva kadar obat-waktu pemberian per oral ...........................
29
Gambar 2.9
Struktur molekul karbamazepin ..............................................
32
Gambar 2.10 Morfologi kristal karbamazepin bentuk I, III, dan IV .............
35
Gambar mikroskop cahaya morfologi KBZ III, I dan DH ......
35
Gambar 2.12 Struktur molekul glisin, alanin, dan lisin .................................
39
Gambar 2.11
Gambar 3.1
Kerangka konseptual penelitian
Gambar 4.1
Skema tahapan penelitian ......................................................
48
Gambar 5.1
Struktur molekul senyawa awal dan senyawa prodrug …….
62
Gambar 5.2
Mekanisme Reaksi Tahap I …….........................................
63
Gambar 5.3
Mekanisme Reaksi Tahap II …………................................
64
Gambar 5.4
Termogram DTA senyawa KBZ dan senyawa prodrug …….
70
Gambar 5.5
Difraktogram PXRD senyawa hasil sintesis .........................
72
Gambar 5.6
Mikrofoto senyawa KBZ dan senyawa prodrug .....................
74
Gambar 5.7
Histogram kelarutan senyawa KBZ, CF dan prodrug ..........
76
Gambar 5.8
Spektra FTIR KBZ dan senyawa prodrug …………………..
78
Gambar 5.9
Ilustrasi jaringan ikatan Hidrogen karbamazepin dihidrat ......
82
Gambar 5.10 Termogram DTA karbamazepin dan campuran fisik .............
83
Termogram DTA KBZ dan CF terpapar media air ..................
83
Gambar 5.12 Spektra FTIR KBZ dan CF ......................................................
85
Gambar 5.13 Spektra FTIR KBZ dan CF terpapar media air .......................
85
Gambar 5.14 Mikrofoto KBZ dan CF terpapar media air .............................
87
Gambar 5.11
...........................................
4
45
x
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.15 Profil Disolusi KBZ, CF dan senyawa prodrug ..................
90
Gambar 5.16 Profil disolusi KBZ dengan senyawa prodrug ……………..
91
Gambar 5.17 Profil disolusi KBZ dengan CF ………….............................
91
Gambar 5.18 Histogram log P KBZ dan senyawa prodrug ……………….
98
Gambar 5.19 Profil bioavailabilitas KBZ, CF dan senyawa prodrug ……..
104
Gambar 5.20 Profil bioavailabilitas KBZ dengan senyawa prodrug ……
106
Gambar 5.21 Profil bioavailabilitas KBZ dengan CF ……………………
106
Gambar 5.22 Skema model kompartemen obat dalam tubuh ......................
108
xi
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1
Sifat-sifat fisikokimia senyawa obat .................................................
9
Tabel 2.2
Definisi kelarutan ..............................................................................
10
Tabel 2.3
Sistem pembagian biofarmasetika obat .............................................
24
Tabel 2.4
Tatanama bentuk polimorf karbamazepin .........................................
34
Tabel 2.5
Profil farmakokinetika karbamazepin dalam keadaan puasa ............
37
Tabel 5.1
Identifikasi bahan penelitian karbamazepin
.................................
59
Tabel 5.2
Organoleptis senyawa prodrug …………………………………....
65
Tabel 5.3
Nilai Rf senyawa karbamazepin dan senyawa prodrug …………...
65
Tabel 5.4
Karakteristik spektra UV, FTIR, NMR senyawa PD-KBZ-GLI ......
66
Tabel 5.5
Karakteristik spektra UV, FTIR, NMR senyawa PD-KBZ-ALA .....
67
Tabel 5.6
Karakteristik spektra UV, FTIR, NMR senyawa PDKBZ-LIS ........
68
Tabel 5.7
Titik lebur senyawa prodrug dan campuran fisik …………….......
69
Tabel 5.8
Karakteristik difraktogram karbamazepin dan senyawa prodrug....
72
Tabel 5.9
Anova Kelarutan ………………………………………………….
77
Tabel 5.10
Perbandingan prediksi kelarutan dengan hasil penelitian ………...
80
Tabel 5.11
Termogram DTA KBZ, CF dan CF terpapar media air....................
84
Tabel 5.12
Spektra FTIR KBZ, CF dan CF terpapar media air ………………
86
Tabel 5.13
Anova Disolusi ……………………………………………………
94
Tabel 5.14
Harga k disolusi
…………………………………………….......
96
Tabel 5.15
Persentase KBZ terlarut 30´ dan AUC30 ………………………….
97
Tabel 5.16
Anova nilai log koefisien partisi ……………………………….....
99
Tabel 5.17
Nilai ka ............................................................................................
111
Tabel 5.18
Nilai kel ..........................................................................................
113
Tabel 5.19
Perhitungan ka, kel, dan tmaks ……………………………………....
113
Tabel 5.20
Parameter farmakokinetika ………………………………………
114
Tabel 5.21
Uji Kruskal-Wallis Cmaks …………………………………………
115
Tabel 5.22
Uji Kruskal-Wallis C2 jam ……………………………………….
115
Tabel 5.23
Uji Mann-Whitney C2jam …………………………………………
116
xii
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR LAMPIRAN
Hal
Lampiran 1
Sertifikat Analisis Karbamazepin ………………………….......
129
Lampiran 2
Identifikasi Senyawa Awal Karbamazepin ..............................
130
Lampiran 3
Termogram DTA Senyawa Prodrug
........................................
132
Lampiran 4
Spektra UV Senyawa
...........................................
133
Lampiran 5
Spektra FTIR Senyawa
Prodrug
........................................
134
Lampiran 6
Spektra NMR Senyawa
Prodrug
.......................................
136
Lampiran 7
Difraktogram PXRD Senyawa
............................
142
Lampiran 8
Kurva Baku Senyawa Karbamazepin ........................................
144
Lampiran 9
Kurva Baku Senyawa
Prodrug
Prodrug
Prodrug
..........................................
145
Lampiran 10 Data Uji Kelarutan .....................................................................
148
Lampiran 11
.............................................................
151
................................................................
153
Lampiran 13 Konstante Laju Disolusi ..........................................................
156
Lampiran 14 Anova Uji Disolusi ....................................................................
157
Lampiran 15 Data Uji Koefisien Partisi ..........................................................
159
Lampiran 16 Anova UJi Koefisien Partisi
....................................................
162
Lampiran 17 Sertifikat Uji Etik .......................................................................
164
Lampiran 18 Validasi Metode HPLC ..............................................................
165
Lampiran 19 Data Uji Bioavailabilitas ............................................................
171
Lampiran 20 Ui Kruskal-Wallis Cmaks dan C2 jam ..............................................
175
Lampiran 21 Daftar Riwayat Hidup .................................................................
177
Anova Uji Kelarutan
Lampiran 12 Data Uji Disolusi
xiii
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR SINGKATAN
AA
ALA
AUC
BCS
Boc
CF
DAD
GLI
DIC
DTA
DIU
HPLC
FTIR
kel
ka
kdis
KBZ-AA-1
KBZ-AA-2
KBZ-DH
KLT
KV
LIS
LOD
LOQ
MMC
P
p
PD
PXRD
r
Rf
Rs
Rt
SD
SE
SR
UV
= asam amino
= alanin
= area under curve
= biopharmaceutical classification system
= t-butoksikarbonil
= campuran fisik
= diode array detector
= glisin
= diisopropilkarbodiimida
= differential thermal analysis
= diisopropilurea
= high pressure liquid chromatography
= fourier transform infra red
= konstante laju eliminasi
= konstante laju absorbsi
= konstante laju disolusi
= campuran fisik karbamazepin asam amino
= senyawa prodrug karbamazepin asam amino
= karbamazepin dihidrat
= kromatografi lapisan tipis
= koefisien variasi
= lisin
= limit of detection
= limit of quantitation
= migrating motor complex
= koefisien partisi
= nilai significant
= prodrug
= powder X-ray diffraction
= koefisien korelasi
= retardation factor
= resolusi
= retention time
= standard deviation
= standard error
= sustained-release
= ultra violet
xiv
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN-ASAM AMINO
SEBAGAI UPAYA PENINGKATAN SIFAT FISIKOKIMIA DAN
BIOAVAILABILITAS KARBAMAZEPIN
Dewi Isadiartuti
INTISARI
Karbamazepin (KBZ) merupakan obat antiepilepsi lini pertama, termasuk BCS
(Biopharmaceutical Classification System) kelas II mempunyai permeabilitas
melewati membran tinggi dan kelarutan dalam air rendah. Kelarutan KBZ dalam air
rendah, sehingga disolusi merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi dan
bioavailabilitasnya tidak menentu ketika digunakan secara oral. Penelitian ini
bertujuan untuk meningkatkan kelarutan KBZ melalui pembentukan senyawa prodrug
dengan gugus promoeity asam amino glisin (GLI), alanin (ALA) dan lisin (LIS),
sehingga dapat memperbaiki bioavailabilitasnya ketika digunakan secara oral.
Pembentukan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PDKBZ-LIS
dilakukan dengan menambahkan diisopropilkarbodiimida (DIC) dan direaksikan pada
suhu 0 ºC.
Hasil identifikasi dengan DTA, FTIR, dan NMR menunjukkan senyawa
prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS telah terbentuk.
Karakterisasi fisikokimia senyawa prodrug dengan DTA, PXRD, dan mikroskop optik
menunjukkan senyawa prodrug memiliki karakteristik yang berbeda dibandingkan
senyawa awal KBZ. Titik lebur senyawa prodrug sebesar 179,6, - 188,8 ºC lebih
rendah daripada senyawa KBZ sebesar 192,6 ºC. Kelarutan senyawa prodrug dalam
media air suling (pH 6,8 ± 0,05 dan suhu 37 ± 0,5 ºC) meningkat sebesar 533,44 748,38 μg/mL dari senyawa KBZ sebesar 278,62 μg/mL. Efisiensi disolusi dalam 30
menit (ED30) KBZ meningkat dari 13,69 % untuk KBZ menjadi sebesar 37,90 64,27 %. Senyawa prodrug memiliki harga log koefisien partisi (log P) dalam pelarut
oktanol/air (suhu 37 ± 0,5ºC) sebesar 1,13 - 1,89, dan nilai tersebut lebih kecil
dibandingkan log P senyawa KBZ sebesar 2,41. Uji bioavailabilitas terhadap kelinci
jantan jenis New Zaeland menunjukkan senyawa prodrug mampu mempersingkat
tmaks dari senyawa KBZ sebesar 6,14 jam menjadi sebesar 1,63 - 2,77 jam, senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS menunjukkan peningkatan kadar maksimal
(Cmaks) KBZ dalam plasma darah dari 2,56 μg/mL pada senyawa KBZ menjadi
berturut-turut sebesar 4,38 dan 6,75 μg/mL serta senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan
PD-KBZ-LIS juga menunjukkan peningkatan AUC0-12 dari senyawa KBZ sebesar
20,59 μg jam/mL menjadi berturut- turut sebesar 21,99 dan 34,48 μg jam/mL.
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa pembentukan
senyawa prodrug karbamazepin-asam amino dengan gugus promoeity GLI, ALA atau
LIS dapat meningkatkan kelarutan dan disolusi KBZ, serta menurunkan nilai log
koefisien partisinya. Pembentukan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS
dapat memperbaiki bioavailabilitas KBZ. Senyawa PD-KBZ-LIS merupakan senyawa
prodrug terpilih untuk dikembangkan sebagai bahan baku alternatif yang mampu
memperbaiki kelarutan dan bioavailabilitas KBZ. Pemilihan gugus promoeity yang
tepat dalam pembentukan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino memberikan
harapan dalam mengembangkan bentuk sediaan karbamazepin yang aman, efektif dan
berkualitas.
xv
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
CARBAMAZEPINE-AMINO ACID PRODRUGS
TO IMPROVE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES AND
BIOAVAILABILITY OF CARBAMAZEPINE
Dewi Isadiartuti
ABSTRACT
Carbamazepine (CBZ) is the first-line treatment of epilepsy, including BCS II which
is characterized by high membrane permeability and low solubility in water. The
limited solubility of CBZ causes the low dissolution rate of this drug hence results in
the low absorption and low bioavailability of CBZ when given orally. One strategy
that can be done to overcome the problems associated with limited solubility of CBZ
is the formation of prodrug to enhance its solubility. Therefore, this research is aimed
to increase solubility of carbamazepine by the formation of CBZ prodrug with
promoeity group of amino acid glycine (GLY), alanine (ALA) and lysine (LYS). The
formation of prodrug PD-CBZ-GLY, PD-CBZ-ALA and PD-CBZ-LYS are done by
adding diisopropylcarbodiimide (DIC) followed by reaction at 0 °C. Identification of
the formed compounds are conducted by using DTA, FTIR and NMR. The results
obtained show formation of the prodrug PD-CBZ-GLY, PD-CBZ-ALA and
PD-CBZ-LYS. Furthermore, the physicochemical characterization of the prodrug is
done by using DTA, PXRD and optical microscope. From the results obtained, the
prodrug compounds have different characteristics with the CBZ. The melting point of
prodrug compounds are 179.6 - 188.8 °C. These values are lower than CBZ which has
melting point 192.6 °C. Solubility of the prodrugs in distilled water (pH 6.8 ± 0.05
and T = 37 ± 0.5 ºC) are 533.44 - 748.38 μg/mL higher compared to the solubility
CBZ (278.62 μg/mL). Dissolution efficiency within 30 min of the CBZ also increases
from 13.69 % for CBZ to 37.90 - 64.27 % for the prodrug compounds. The partition
coefficient values (log P) of the prodrugs in octanol/ water at 37 ± 0.5 °C are 1.13 1.89. Those values are lower than the log P of CBZ (2.41). The bioavailability study is
conducted on male New Zealand Rabbits demonstrated that the formation of prodrug
compounds are able to shorten the tmax from 6.14 hours for CBZ to 1.63 - 2.77 hours;
increase the maximum plasma concentration (Cmax) of CBZ from 2.56 μg/mL for CBZ
to 4.38 and 6.75 μg/mL for PD-CBZ-ALA and PD-CBZ-LYS, respectively and also
increase the AUC0-12 from 20.59 μg hrs/mL to 21.99 dan 34.48 μg hrs/mL,
respectively. From the results obtained, it can be concluded that the formation of
prodrug CBZ-amino acid with promoeity group of GLY, ALA and LYS are able to
increase the solubility and the dissolution rate of CBZ, and also reduce the value of
log partition coefficient. Based on the bioavalability study, prodrug of PD-CBZ-ALA
and PD-CBZ-LYS are able to increase the bioavailability of CBZ. Furthermore,
PD-CBZ-LYS is the chosen prodrug which is promising for the further development
in order to improve solubility as well as bioavailability of CBZ. Additionally, careful
consideration has to be given when choosing the proper promoeity group for the
formation of prodrug of CBZ-amino acid therefore a safe and effective CBZ prodrug
can be obtained.
Key words: prodrug, carbamazepine, glysine, alanine, lysine, physicochemical
and bioavailability
xvi
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Proverbs 21 : 30
There is no wisdom nor understanding nor counsel against the LOR
xvii
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
D
xviii
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB I
PENGANTAR
1.1 LATAR BELAKANG
Penemuan obat baru memerlukan waktu sekitar 8 sampai 12 tahun dan biaya yang
sangat besar mulai dari proses obat ditemukan, disintesis sampai dipasarkan. Salah satu
terobosan dalam menghemat biaya dan waktu dalam pengembangan obat adalah dengan
memperbaiki sifat-sifat senyawa obat yang telah diketahui efek farmakologinya.
Seringkali senyawa obat yang telah diketahui efek farmakologinya memiliki sifat-sifat
biofarmasetika yang tidak menguntungkan karena parameter fisikokimia yang tidak
optimal (Chen et al., 2006; Stegemann, et al., 2007).
Pengembangan bentuk sediaan farmasi tidak dapat dilepaskan dari parameter
fisikokimia bahan obat. Parameter fisikokimia yang berperan dalam menghasilkan
sediaan obat yang aman, efektif, dan berkualitas di antaranya adalah kelarutan,
lipofilisitas, dan stabilitas (Chen et al., 2006). Kelarutan bahan obat dalam air
merupakan sifat fisikokimia yang selalu menjadi perhatian formulator dalam
mengembangkan sediaan farmasi (Avis et al., 1992; Dressmann, 2007). Suatu bahan
obat harus berada dalam keadaan terlarut agar dapat memberikan aktivitas farmakologi
(Steggemann et al., 2007; Stella dan Nti-Addae, 2007).
Struktur molekul berperan dalam menentukan kelarutan suatu senyawa.
Perbandingan gugus polar dan nonpolar pada suatu senyawa akan memengaruhi
kelarutan senyawa dalam air. Senyawa yang dominan memiliki gugus polar mempunyai
kemampuan membentuk ikatan hidrogen lebih besar dengan air. Menurut Hildebrand
kemampuan suatu senyawa membentuk ikatan hidrogen dengan air merupakan faktor
penentu kelarutan senyawa dalam air (Sinko, 2011).
Karbamazepin menjadi pertimbangan utama pengobatan epilepsi tipe bangkitan
simple partial dan bangkitan tonik-klonik, diinginkan memberikan efek segera (Mc
Namara, 2001). Pada saat bangkitan dapat terjadi suatu keadaaan darurat yang sering
disebut dengan status epilepticus. Status epilepticus merupakan suatu hal serius dan
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
perlu ditangani dengan cepat untuk mengendalikan resiko kerusakan otak permanen.
Angka kematian untuk orang dewasa yang mengalami status epilepticus ini mencapai
sekitar 20%. Efek samping karbamazepin terhadap perubahan tingkah laku maupun
kemampuan kognitif lebih rendah dibandingkan antikonvulsan lain seperti fenitoin,
fenobarbital, dan primidon (Mc Namara, 2001; Pearce et al., 2002).
Karbamazepin merupakan bahan obat yang praktis tidak larut dalam air (120 µg/mL
pada suhu 25C) (Koester et al., 2004) dan mempunyai koefisien partisi 2,45 dalam
oktanol/air (Moffat et al., 2004). Karbamazepin mempunyai empat bentuk polimorf
anhidrat dan satu bentuk dihidrat (Javadzadzadeh et al., 2009; Mahalaxmi et al., 2009;
Šehić, 2008; Grzesiak et al., 2003). Keempat bentuk polimorf anhidrat karbamazepin
dalam media air akan berubah menjadi bentuk dihidrat yang mempunyai kelarutan lebih
rendah dibandingkan bentuk polimorfnya (Grzesiak et al., 2003). Efektivitas sediaan
tablet karbamazepin yang disimpan pada suhu ruangan, diketahui berkurang sampai
sepertiganya. Paparan lembap udara pada tablet karbamazepin menyebabkan efektivitas
karbamazepin berkurang karena terjadi perubahan bentuk polimorf anhidrat menjadi
bentuk dihidrat (Sweetman dan Sean, 2009).
Berdasarkan Biopharmaceutics Classification System (BCS), karbamazepin
termasuk golongan obat kelas II, mempunyai sifat permeabilitas tinggi dan kelarutan
dalam air rendah (Amidon et al., 1995). Karbamazepin mempunyai tempat aksi di
susunan saraf pusat, oleh karena itu karbamazepin harus memiliki karakteristik
fisikokimia optimal agar dapat melewati sawar darah-otak. Kemampuan obat menembus
sawar darah-otak ditentukan oleh permeabilitasnya. Senyawa-senyawa yang memiliki
koefisien partisi kurang dari 3 mempunyai permeabilitas yang cukup untuk dapat
menembus sawar darah-otak (Rautioa et al., 2008).
Pada penggunaan karbamazepin secara oral, kecepatan disolusi merupakan tahap
penentu kecepatan bioavalabilitasnya. Selain itu kelarutan karbamazepin dalam air yang
rendah, menyebabkan karbamazepin tidak tersedia dalam bentuk sediaan injeksi
2
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
intravena. Hal tersebut mendorong para peneliti terus mengembangkan penelitian untuk
mendapatkan metode peningkatan kelarutan karbamazepin.
Kelarutan bahan obat dapat diperbaiki melalui modifikasi molekul secara kimia dan
pendekatan formulasi. Modifikasi molekul kimia dengan membentuk prodrug telah
dilakukan Hemenway et al. (2010) yaitu dengan menambahkan gugus glisin dan asetil
untuk meningkatkan kelarutan karbamazepin. Selain melalui pendekatan modifikasi
kimia, beberapa pendekatan formulasi telah dilakukan untuk meningkatkan kelarutan
karbamazepin di antaranya penggunaan kosolven atau surfaktan, pembentukan
kompleks siklodekstrin, metode kogrinding dengan menggunakan matriks hidrofilik,
pembentukan dispersi padat dengan PEG/campuran polimer, dan dengan pembentukan
kokristal. Metode tersebut mampu meningkatkan kelarutan karbamazepin (Koester et
al., 2004; Jalali et al., 2006; Isadiartuti et al., 2009; Bley et al., 2010; Shikhar et al.,
2011).
Sekitar 5-7% obat yang disetujui Food and Drug Administration (FDA) dapat
diklasifikasikan sebagai prodrug. Prodrug merupakan molekul yang tidak aktif secara
farmakologi yang membutuhkan transformasi enzimatik dan atau kimia untuk
melepaskan senyawa bentuk aktif dalam tubuh sebelum memberikan efek terapi.
Pelepasan senyawa aktif dan promoeity dapat terjadi sebelum, selama atau sesudah
absorbsi atau pada tempat aksi obat. Proses biokonversi di dalam tubuh dimediasi oleh
adanya enzim-enzim yang terdapat di dalam darah, hati, dan jaringan lain (Stella dan
Nti-Addae, 2007; Rautio a et al., 2008; Rautio b et al., 2008; Han, 2000).
Pendekatan prodrug yang digunakan disesuaikan dengan sifat-sifat fisikokimia,
farmasetika, biofarmasetika, dan atau farmakokinetika yang akan diperbaiki. Dua
pendekatan prodrug yang ditujukan untuk meningkatkan kelarutan senyawa sukar larut
dalam air adalah: (1) menurunkan titik lebur senyawa induk dengan derivatisasi dan/
atau (2) menambahkan promoiety polar/yang dapat terionkan pada senyawa induk.
Penelitian Stella et al. (2007) menunjukkan derivatisasi senyawa yang memiliki gugus
NH asam (amida, karbamat, urea, imida dan sulfonamid) dengan menghilangkan satu
3
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
proton pada gugus NH asam (Gambar 1.1) dapat memberikan pengaruh besar terhadap
energi kisi kristal, kelarutan, laju disolusi, dan permeabilitas.
Amida
Karbamat
Urea
Imida
Sulfonamida
R1 = C(O)R
R1 = C(O)OR
R1 = C(O)NRR'
R1 = C(O)R
R1 = S(O)2R
R2 = R
R2 = R
R2 = R
R2 = C(O)R
R2 = R
Gambar 1.1. Macam-macam NH asam ( Stella et al., 2007)
Fenitoin merupakan senyawa asam lemah yang sukar larut dalam air (pKa 8,3),
memiliki gugus imida dalam struktur molekulnya. Prodrug fosfenitoin dibentuk dari
fenitoin dengan menggantikan satu proton pada gugus NH tipe imida fenitoin dengan
suatu gugus fosfonooksimetil. Fosfenitoin merupakan salah satu bentuk prodrug yang
mampu meningkatkan kelarutan fenitoin dari 20-25 µg/mL menjadi 140 mg/mL. Selain
itu fosfenitoin juga memberikan bioavailabilitas dan profil keamanan lebih baik
dibandingkan bentuk garam natrium fenitoin (Stegemann et al., 2007; Rautiob et al.,
2008).
Asam-asam amino telah diteliti secara luas dalam penggunaannya sebagai
promoiety untuk memperbaiki kelarutan senyawa dalam air. Selain memberikan
kelarutan yang baik dalam air, penggunaan asam-asam amino sebagai promoiety dapat
segera diubah oleh enzim peptidase yang terdapat dalam tubuh dan dilepaskan secara
alami sebagai keutuhan non toksik saat terjadi perubahan bentuk dalam tubuh
(Hemenway et al., 2010). Penelitian Hecker et al. (2003) menunjukkan kelarutan
senyawa prodrug cephalosporin meningkat dengan menggunakan gugus promoeity
beberapa asam amino.
4
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Asam amino mempunyai struktur molekul H2NCHRCOOH, dengan R merupakan
rantai samping berupa gugus organik. Glisin merupakan asam amino yang tidak
memiliki rantai samping R, alanin memiliki rantai samping gugus R non polar (CH3),
dan lisin memiliki rantai samping bersifat basa NH2(CH2)4 (Murray, 2008; Fessenden
dan Fessenden, 1982). Ketiga asam amino tersebut merupakan asam amino alifatik yang
dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Kemampuan membentuk ikatan hidrogen
pada senyawa tersebut berpotensi dalam meningkatkan kelarutan dalam air.
Karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino dapat membentuk ikatan serupa
peptida. Pembentukan ikatan peptida dapat dibuat dengan menambahkan carbodiimida.
Ikatan peptida dapat dibentuk karena gugus karboksil dari salah satu asam amino
bereaksi dengan gugus amino dari asam amino lainnya. Carbodiimida berperan dalam
mengaktifkan gugus karboksil terhadap nukleofilik nitrogen. Salah satu bentuk
carbodiimida yang paling banyak digunakan sebagai reagen kopling dalam larutan
adalah diisopropilkarbodiimida (DIC) (Benoiton, 2006).
Berdasarkan fakta tentang kelarutan karbamazepin, maka dalam pengembangan
bentuk sediaan karbamazepin diperlukan upaya untuk meningkatkan kelarutannya.
Bahan obat yang mempunyai kelarutan tinggi di dalam air akan bersifat hidrofil, yang
merupakan hambatan dalam menembus sawar darah-otak. Oleh karena itu diupayakan
rancangan pembentukan senyawa prodrug yang larut air. Senyawa prodrug tersebut
ketika digunakan dalam cairan tubuh dapat diubah menjadi senyawa induk
karbamazepin yang mempunyai sifat lipofil. Kondisi ini akan memampukan obat
melewati barrier sawar darah-otak menuju tempat aksi obat. Untuk menentukan
seberapa besar kemampuan prodrug dalam meningkatkan kelarutan karbamazepin,
penelitian ini menggunakan bentuk campuran fisiknya sebagai pembanding. Campuran
fisik karbamazepin dengan asam amino merupakan salah satu upaya yang dapat
dilakukan untuk meningkatkan kelarutan karbamazepin melalui pendekatan formulasi.
Glisin, alanin, dan lisin merupakan asam amino yang larut dalam air. Atom H pada
gugus amina dan atom O pada gugus karboksil karbamazepin dapat berinteraksi dengan
5
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
gugus karboksil asam amino membentuk ikatan hidrogen (Qiao et al., 2011). Interaksi
yang terjadi antara kedua senyawa tersebut dapat menurunkan sudut kontak antara
karbamazepin dengan media air dan meningkatkan pembasahan karbamazepin sehingga
meningkatkan kelarutan karbamazepin (Sinko, 2011).
1.2 RUMUSAN MASALAH
Karbamazepin merupakan pilihan utama dalam terapi antiepilepsi, dibutuhkan
untuk keadaan segera. Kelarutan karbamazepin dalam air yang rendah mengakibatkan
disolusi merupakan tahap penentu kecepatan bioavailabilitas pada penggunaan secara
oral dan tidak tersedia bentuk sediaan injeksi intravena.Berdasarkan uraian di atas perlu
diupayakan peningkatan kelarutan karbamazepin dengan membentuk prodrug yang
lebih larut dalam air. Dengan menggantikan satu proton pada gugus NH amida
karbamazepin dengan gugus asam amino akan memberikan pengaruh besar terhadap
energi kisi kristal, kelarutan, kecepatan disolusi, dan permeabilitasnya (Stella et al.,
2007). Pembentukan prodrug dalam penelitian ini menggunakan gugus promoeity asam
amino alifatik yang larut dalam air dengan perbedaan rantai samping yaitu glisin, alanin,
dan lisin. Pembentukan senyawa prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam
amino
dilakukan
dengan
penambahan
carbodiimida.
Pembentukan
prodrug
karbamazepin-asam amino memungkinkan karbamazepin dapat segera dilepas di dalam
tubuh oleh enzim-enzim peptidase yang terdapat dalam darah, hati, dan jaringan lain
menjadi senyawa aktif karbamazepin.
1.2.1 Rumusan Masalah Umum :
Apakah pembentukan prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam
amino (glisin, alanin, atau lisin) dapat meningkatkan kelarutan karbamazepin
sehingga dapat memperbaiki bioavailabilitasnya ?
6
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
1.2.2 Rumusan Masalah Khusus :
1. Apakah senyawa turunan karbamazepin sebagai prodrug dengan gugus promoeity
asam amino (glisin, alanin, atau lisin) dapat dibuat dari senyawa awal
karbamazepin ?
2.Bagaimanakah sifat fisikokimia (kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi)
senyawa
prodrug
PD-KBZ-GLI,
PD-KBZ-ALA,
atau
PD-KBZ-LIS
dibandingkan senyawa awal karbamazepin ?
3. Bagaimanakah bioavailabilitas (tmaks,Cmaks, dan AUC) senyawa prodrug
PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, atau PD-KBZ-LIS dibandingkan senyawa awal
karbamazepin ?
4. Senyawa prodrug manakah yang memiliki sifat fisikokimia dan bioavailabilitas
optimal ?
1.3 TUJUAN PENELITIAN
1.3.1 Tujuan Umum :
Penelitian ini bertujuan untuk membuat senyawa prodrug karbamazepin
dengan gugus promoeity asam amino glisin, alanin, atau lisin sehingga kelarutan
karbamazepin dapat meningkat yang akan berdampak pada perbaikan
bioavailabilitas karbamazepin.
1.3.2 Tujuan Khusus :
1. Membuat prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino: glisin,
alanin atau lisin.
2. Membuktikan pembentukan prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity
asam amino (glisin, alanin, atau lisin) dapat memperbaiki sifat fisikokimia
(kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi) karbamazepin.
7
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
3. Membuktikan pembentukan prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity
asam amino (glisin, alanin, atau lisin) dapat memperbaiki bioavailabilitas
karbamazepin.
4. Menentukan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino yang memiliki sifat
fisikokimia dan bioavailabilitas optimal.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
1.4.1 Manfaat Akademik :
Temuan dalam penelitian ini dapat memberi informasi ilmiah tentang sifat
fisikokimia dan bioavailabilitas karbamazepin dalam bentuk prodrug karbamazepin
dengan gugus promoeity asam amino glisin, alanin, atau lisin.
1.4.2 Manfaat Praktis :
Temuan data sifat fisikokimia dan bioavailabilitas senyawa prodrug
karbamazepin-asam amino yang diperoleh bermanfaat dalam pengembangan bentuk
sediaan karbamazepin. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan
PD-KBZ-LIS dapat digunakan sebagai bahan baku alternatif karbamazepin untuk
pembuatan sediaan karbamazepin yang aman, efektif, dan berkualitas.
8
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 TINJAUAN TENTANG SIFAT FISIKOKIMIA
Bentuk sediaan farmasi dibuat sesuai dengan sifat-sifat fisikokimia dan tujuan
penggunaannya. Masing-masing bentuk sediaan dibuat untuk tujuan pemakaian tertentu,
terdapat sediaan dalam bentuk cair, semi padat dan padat. Langkah awal yang harus
dilakukan untuk dapat memutuskan bentuk sediaan yang tepat adalah dengan melakukan
studi praformulasi.
Studi praformulasi dikenalkan oleh Akers (1976), praformulasi adalah karakterisasi
fisikokimia senyawa padat atau larutan. Studi praformulasi meliputi semua studi yang
berperan dalam senyawa obat baru yang merupakan kunci informasi penting untuk
mengarahkan formulator dan analis pada pengembangan bentuk sediaan yang stabil dan
bioavalabilitas yang bagus. Praformulasi yang baik akan membawa formulasi yang
sederhana dan bagus serta produk komersial yang berhasil (Avis et al., 1992; Gibson,
2004). Sifat-sifat fisikokimia senyawa obat dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Sifat-sifat fisikokimia senyawa obat (Avis et al., 1992)
Struktur dan berat molekul
Warna
Bau
Titik leleh
Profil analisis termal
Ukuran dan bentuk partikel
Higroskopisitas
Konstante ionisasi
Aktivitas optikal
Kelarutan
Pofil pH kelarutan
Polimorfisme
Pembentukan solvat
Spektra absorbansi
Stabilitas cahaya
Stabilitas panas
Profil pH stabilitas
Selain sifat fisikokimia senyawa obat, keberhasilan suatu formulasi sediaan obat juga
ditentukan oleh pertimbangan biofarmasetika dan pertimbangan terapi. Beberapa obat
dikembangkan dari senyawa yang memiliki sifat biofarmasetika tidak menguntungkan
dikarenakan parameter fisikokimia di bawah standar. Sifat-sifat biofarmasetika yang tidak
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
menguntungkan seringkali membutuhkan waktu dan biaya yang tinggi dalam
mengembangkan sediaan. Untuk mengatasi masalah ini dan memilih senyawa yang terbaik
dari sudut pandang biofarmasetika, maka parameter seperti kelarutan, lipofilisitas dan
stabilitas perlu dievaluasi sedini mungkin. Pemilihan senyawa yang memiliki sifat
fisikokimia sesuai serta stabilitas secara kimia dan fisika bagus akan memudahkan dalam
formulasi. Selain itu pemilihan formulasi yang rasional dapat digunakan untuk uji
preklinik, farmakokinetika dan toksikologi lebih lanjut (Chen et al., 2006; Aulton, 1988).
2.1.1 Tinjauan Tentang Kelarutan
Kelarutan didefinisikan dalam besaran kuantitatif sebagai konsentrasi zat terlarut
dalam larutan jenuh pada suhu dan tekanan tertentu dan secara kualitatif didefinisikan
sebagai interaksi spontan dari dua atau lebih zat membentuk dispersi molekuler (Sinko,
2011). Definisi kelarutan menurut Farmakope Indonesia IV (FI IV) adalah seperti yang
tertera pada Tabel 2.2 (Depkes, 1995).
Tabel 2.2. Definisi kelarutan menurut FI IV (Depkes, 1995)
Jumlah bagian pelarut yang
diperlukan untuk melarutkan 1
bagian zat
Kurang dari 1
1 sampai 10
10 sampai 30
30 sampai 100
100 sampai 1000
1000 sampai 10000
Lebih dari 10000
Istilah Kelarutan
Sangat mudah larut
Mudah larut
Larut
Agak sukar larut
Sukar larut
Sangat sukar larut
Praktis tidak larut
Kelarutan senyawa obat merupakan faktor penentu kritis dalam sediaan farmasi,
karena kelarutan senyawa obat dalam air menunjukkan jumlah senyawa yang akan
melarut. Kelarutan bahan obat dalam air merupakan sifat fisikokimia yang selalu menjadi
perhatian formulator dalam mengembangkan sediaan farmasi. Bahan obat yang akan
dikembangkan menjadi bentuk sediaan farmasi untuk berbagai tujuan rute pemakaian
10
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
harus mampu menunjukkan kelarutan dalam air, karena suatu senyawa obat harus larut
dalam air untuk dapat diabsorbsi dari tempat pemberian dan memberikan efek terapi yang
diinginkan (Shargel et al., 2005; Aulton, 1988).
Kelarutan senyawa obat tergantung dari zat terlarut, pelarut dan lingkungan tempat
senyawa obat melarut. Kelarutan suatu senyawa tergantung pada energi pelarutan dari zat
terlarut di dalam pelarut untuk mengatasi energi kisi kristal zat terlarut dan energi untuk
membuat ruang dalam pelarut. Proses melarut terjadi dalam tiga tahap yang dapat
digambarkan pada Gambar 2.1.
Tahap 1.
Zat terlarut
Pelepasan satu molekul dari zat terlarut
Tahap 2.
Pelarut
Pembentukan suatu lubang dalam pelarut
Tahap 3.
Pelarut
molekul zat terlarut
larutan
Gambar 2.1. Tahapan proses melarut (Florence dan Attwood, 2006; Sinko, 2011)
11
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tahap 1 menyangkut pemindahan satu molekul dari fase terlarut pada suhu tertentu
melibatkan kerja sebesar w22.. Tahap 2 menyangkut pembentukan lubang dalam pelarut
yang cukup besar untuk menerima molekul zat terlarut melibatkan kerja sebesar w11. Tahap
3, molekul zat terlarut akhirnya ditempatkan dalam lubang pelarut melibatkan kerja sebesar
-2w12. Kerja yang terlibat dalam ketiga tahapan proses melarut dapat dinyatakan sebagai
w22+w11-2w12. Interaksi zat terlarut dengan pelarut pada tahap akhir melibatkan kerja
sebesar -2w12, merupakan ikatan yang terbentuk antara molekul zat terlarut dengan molekul
pelarut (Florence dan Attwood, 2006; Sinko, 2011).
Kelarutan dipengaruhi oleh sifat fisikokimia dan struktur molekul suatu senyawa obat
serta pelarut yang melingkupinya, termasuk berat molekul, bentuk molekul, polaritas,
lipofilisitas, kekuatan ionisasi dan ukuran zat terlarut. Kelarutan juga ditentukan oleh sifat
pelarut yang digunakan seperti pH larutan, ikatan hidrogen antara molekul obat dengan
pelarut (Sinko, 2011; Florence dan Attwood, 2006). Sebagian besar obat merupakan
elektrolit lemah dan dalam larutan terdisosiasi menjadi bentuk terion (unionized) dan tak
terion (ionized). Kelarutan bentuk ini dipengaruhi oleh pH larutan, sehingga pH turut
berpengaruh terhadap sifat fisikokimia seperti koefisien partisi, stabilitas, termasuk juga
kelarutan suatu senyawa obat (Sinko, 2011).
Kelarutan dalam air yang rendah disebabkan oleh dua faktor utama yaitu, lipofilisitas
yang tinggi dan interaksi intermolekuler yang kuat. Hansch et al. mengamati hubungan
kelarutan suatu zat dengan koefisen partisi dan titik lebur sebagaimana dinyatakan dengan
persamaan 2.1 (Sinko, 2011; Yalkowsky, 1981).
Log Sw = - log P - 0,01 MP + 0,5
..................................................
(2.1)
dengan Sw adalah kelarutan senyawa dalam air, P (partition coefficient) adalah koefisien
partisi dan MP adalah titik lebur dalam derajat Celsius. Persamaan 2.1 bermanfaat dalam
memprediksi kelarutan suatu senyawa dalam bentuk kristal dalam pelarut air. Berdasarkan
persamaan tersebut koefisien partisi yang menggambarkan lipofilisitas dan titik lebur yang
menggambarkan interaksi intermolekuler suatu senyawa dapat memengaruhi kelarutannya.
12
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Koefisien partisi suatu turunan senyawa yang meningkat akan mengurangi Sw sekaligus
menurunkan titik lebur dan secara keseluruhan meningkatkan kelarutan dalam air (S w)
(Yalkowsky, 1981).
Struktur molekul senyawa berperan dalam menentukan lipofilisitas. Perbandingan gugus
polar dan nonpolar pada suatu senyawa akan memengaruhi kelarutan senyawa dalam air.
Senyawa yang dominan memiliki gugus polar mempunyai kemampuan membentuk ikatan
hidrogen lebih besar dengan air. Menurut Hildebrand kemampuan suatu senyawa
membentuk ikatan hidrogen dengan air merupakan faktor penentu kelarutan senyawa dalam
air (Sinko, 2011).
Beberapa metode peningkatan kelarutan senyawa obat:
1. Modifikasi Kristal
Modifikasi kristal merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk
meningkatkan kelarutan dan laju disolusi obat. Suatu bahan obat dapat berada dalam
dua atau lebih fase kristal yang memiliki konformasi dalam kisi kristal berbeda
(polimorf). Polimorf obat yang berbeda memiliki struktur kimia sama tetapi
menunjukkan sifat-sifat fisikokimia berbeda. Tehnik kristalisasi menggunakan
pelarut, metode dan kondisi kristalisasi berbeda akan diperoleh habit kristal yang
berbeda. Habit kristal menggambarkan bentuk kristal dalam istilah umum (seperti
bentuk jarum, prismatik, lamelar) dan berpengaruh terhadap titik lebur, kelarutan,
disolusi, dan stabilitas (Desh Raj et al., 2011; Mohanachandran et al., 2010;
Sehić, 2008).
2. Solubilisasi misel dengan surfaktan
Surfaktan merupakan molekul yang mempunyai gugus polar dan nonpolar. Bila
suatu molekul kecil obat nonpolar dimasukkan ke dalam surfaktan, molekul tersebut
akan terakumulasi dalam inti hidrofobik misel. Kelarutan obat nonpolar meningkat
karena surfaktan dapat menurunkan tegangan permukaan obat dalam larutan (Desh
Raj et al., 2011).
3. Kosolvensi
Kosolven merupakan suatu pelarut yang dapat bercampur dengan air, digunakan
sebagai kombinasi untuk meningkatkan kelarutan zat terlarut. Molekul nonpolar
13
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
atau elektrolit lemah yang mempunyai kelarutan kecil dalam air dapat ditingkatkan
kelarutannya dengan memperbaiki polaritas pelarut. Sistem kosolven bekerja
dengan cara menurunkan tegangan permukaan antara pelarut dengan zat terlarut
hidrofobik. Adanya efek pembasahan akan menyebabkan peningkatan kelarutan
bahan obat (Desh Raj et al., 2011).
4. Pembentukan garam
Pembentukan garam merupakan metode yang umum dan efektif untuk
meningkatkan kelarutan dan kecepatan disolusi bahan obat yang bersifat asam dan
basa. Suatu senyawa bersifat basa, kelarutannya akan meningkat ketika pH larutan
diturunkan menjadi asam. Sebaliknya suatu senyawa bersifat asam, kelarutannya
akan meningkat ketika pH larutan dinaikkan menjadi asam karena terbentuk garam
yang lebih mudah larut dalam air (Desh Raj et al., 2011).
5. Kompleksasi
Pembentukan senyawa kompleks dapat digunakan untuk meningkatkan kelarutan
senyawa obat. Suatu senyawa kompleks terbentuk bila molekul obat dan ligan
bergabung membentuk ikatan lemah dengan stokiometri tertentu (seperti interaksi
hidrofobik, ikatan hidrogen, gaya van der Waals) (Desh Raj et al., 2011).
Kelarutan bahan obat dapat diperbaiki melalui rekayasa bahan dan pendekatan
formulasi. Rekayasa bahan melalui modifikasi molekul secara kimia seperti pembentukan
kompleks atau pembentukan prodrug dapat meningkatkan kelarutan senyawa obat,
sedangkan
pendekatan formulasi untuk meningkatkan kelarutan senyawa obat dapat
dilakukan dengan rekayasa keadaan padat, modifikasi kristal, dispersi padat, mikroemulsi,
dengan menambahkan kosolven atau surfaktan dalam formulasinya, dengan pembentukan
garam,
dan pembentukan kompleks (Desh Raj et al., 2011; Kawabata et al., 2011;
Monohanachandran et al., 2010; Stegemann et al., 2007; Blagden et al., 2007). Dewasa ini
pembentukan prodrug dengan menambahkan gugus polar pada senyawa yang bersifat
lipofilik merupakan cara lama yang kembali digunakan (Sinko, 2011; Stella et al., 2007;
Dresmann, 2007).
14
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
2.1.1.1. Tinjauan Tentang Prodrug
Prodrug merupakan derivat molekul obat yang mengalami biotransformasi enzimatis
atau kimia menjadi senyawa bentuk aktif dalam tubuh, sebelum memberikan efek
farmakologi (Gambar 2.2.). Pelepasan bentuk aktif obat dikendalikan dan dapat terjadi
sebelum, selama atau setelah absorbsi atau pada tempat aksi obat yang spesifik tergantung
dari tujuan rancangan obat (Stella et al., 2007; Rautio et al., 2008).
Promoiety merupakan suatu gugus fungsional, digunakan untuk memodifikasi struktur
yang aktif secara farmakologi. Promoeity yang digunakan idealnya aman dan segera
diekskresikan dari tubuh. Promoeity yang akan direaksikan diseleksi berdasarkan sifat yang
ingin diperbaiki dari senyawa induknya. Ilustrasi mengenai gugus-gugus promoeity yang
dapat dibuat menjadi senyawa prodrug dengan senyawa obat yang memiliki gugus fungsi
tertentu dapat dilihat pada Gambar 2.3. Senyawa induk yang bersifat lipofilik, mempunyai
kemampuan menembus membran biologis besar akan tetapi kelarutannya dalam air kecil.
Sebaliknya senyawa induk yang bersifat hidrofilik, mempunyai kelarutan yang besar, akan
tetapi kemampuan menembus membran biologis kecil (Rautiob et al., 2008).
Perubahan Enzimatik
dan / atau kimia
Gambar 2.2. Ilustrasi konsep prodrug (prodrug = obat + promoeity)
(Rautioa et al., 2008)
15
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Pendekatan prodrug telah berhasil digunakan untuk mengatasi kelarutan bahan obat
yang rendah dalam air atau bioavailabilitas yang tidak menentu. Dengan memodifikasi
senyawa induk dengan suatu gugus polar maka kelarutan senyawa obat yang rendah dalam
air akan dapat ditingkatkan (Stegemann et al., 2007; Stella et al., 2007; Rautio a et al.,
2008).
Pendekatan prodrug pada umumnya didasarkan pada biotranformasi kimia atau
biokimia menjadi bentuk aktif sebelum mencapai tempat aksi. Pendekatan ini khususnya
bermanfaat bagi sediaan intravena karena prodrug yang larut air direkonstitusi sebelum
digunakan, yang dengan cepat berubah menjadi bentuk aktif senyawa induknya. Bagi
sediaan oral, perubahan dalam saluran cerna biasanya terjadi sebelum fase absorbsi, dan
selanjutnya bahan obat yang tidak larut mengendap dari larutan dalam saluran cerna. Akan
tetapi bentuk prodrug masih menguntungkan oleh karena (i) kelarutan lebih cepat tercapai
sehingga menghasilkan kecepatan transpor awal lebih cepat, (ii) dosis obat mungkin cukup
kecil sehingga sekali berada dalam bentuk larutan akan tetap dalam bentuk larutan terutama
mengingat adanya surfaktan di dalam saluran cerna, dan (iii) bentuk endapan obat mungkin
berada dalam bentuk sangat halus sehingga lebih mudah melarut (Yalkowsky, 1981).
Gambar 2.3. Ilustrasi sederhana mewakili konsep prodrug (Rautiob et al., 2008)
16
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Sekitar 5-7% obat yang
disetujui Food and Drug Administration (FDA) dapat
diklasifikasikan sebagai prodrug dan pada saat ini implementasi pendekatan prodrug pada
tahap awal penemuan obat bertumbuh pesat. Pendekatan rancangan prodrug disesuaikan
dengan tujuan yang ingin dicapai. Prodrug yang diinginkan untuk melepas senyawa induk
dengan segera, dirancang untuk mendapat ikatan lemah antara senyawa induk dengan
promoeity. Dengan demikian proses biokonversi dari bentuk prodrug menjadi senyawa
induk dapat diperoleh sesaat setelah obat digunakan. Proses biokonversi di dalam tubuh
dimediasi oleh adanya enzym-enzym yang terdapat di dalam darah, hati dan jaringan lain
(Stella et al., 2007; Rautio a et al., 2008; Rautio b et al., 2008).
Pendekatan prodrug yang digunakan disesuaikan dengan sifat-sifat fisikokimia,
farmasetika, biofarmasetika dan atau farmakokinetika yang akan diperbaiki.
Dua
pendekatan prodrug yang ditujukan untuk meningkatkan kelarutan senyawa sukar larut
dalam air adalah: (1) menurunkan titik lebur senyawa induk dengan derivatisasi dan/ atau
(2) menambahkan promoiety polar/yang dapat terionkan pada senyawa induk. Prodrugprodrug larut air pada umumnya didapat pada gugus fosfat, suksinat atau asam amino dari
gugus hidroksil (Stella dan Nti Addae, 2007; Roche, 1987).
Fenitoin merupakan senyawa asam lemah yang sukar larut dalam air
(pKa 8,3),
memiliki gugus imida dalam struktur molekulnya. Dengan menggantikan satu proton NH
tipe imida dengan suatu gugus fosfonooksimetil membentuk prodrug yang dikenal sebagai
fosfenitoin. Fosfenitoin merupakan salah satu bentuk prodrug yang mampu meningkatkan
kelarutan fenitoin dari 20-25 µg/mL menjadi 140 mg/mL. Selain itu fosfenitoin juga
memberikan bioaavailabilitas dan profil keamanan lebih baik dibandingkan bentuk garam
natrium fenitoin (Rautiob et al., 2008; Stegemann et al., 2007; Stella, 1995).
Asam-asam amino telah diteliti secara luas dalam penggunaannya sebagai promoiety
untuk memperbaiki kelarutan senyawa dalam air dari berbagai macam obat-obat yang
mengandung amina dan alkohol. Valacyclovir merupakan bentuk prodrug asam amino
acyclovir. Valacyclovir menunjukkan peningkatan kelarutan dari 1,3 mg/mL menjadi 174
mg/mL pada suhu 25 °C dan bioavailabilitas pada penggunaan secara oral meningkat dari
12-20 menjadi 54 % (Santos et al., 2009; Rautiob et al., 2008, Steingrimsdottir et al.,
2000).
17
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Midodrine merupakan prodrug dengan gugus promoeity berasal dari asam amino
glisin. Bioavailabilitas midodrine setelah penggunaan per oral meningkat dari 50%
(desglymidodrine) menjadi 93% (midodrine) (Rautiob et al., 2008). Prodrug ester
camphothecin dengan serangkaian gugus α-asam amino (glisin, alanin, aminobutirat dan
norvalin) telah disintesis, dikarakterisasi dan dievaluasi oleh Deshmukh et al. (2010).
Gambar 2.4. Prodrug yang larut dalam cairan saluran cerna memberikan konsentrasi
besar sebagai kekuatan pendorong dalam absorbsi. Pemutusan promoeity oleh
suatu enzim di brush border yang terikat membran melepaskan senyawa induk
lipofilik di sekitar membran mukosa (Fleisher et al., 1996).
Hecker et al. (2003) telah meneliti peningkatan kelarutan cephalosporin yang dibuat
prodrug ester dengan gugus promoiety dari berbagai macam asam amino. Penelitian Hecker
et al. (2003) menunjukkan pembentukan prodrug asam amino dengan alanin mampu
meningkatkan kelarutan cephalosporin dua kalinya (dari semula 4,5 mg/mL), sebanding
dengan serin dan melepaskan senyawa induk cephalosposin (secara in vitro) lebih besar
(83%) dibandingkan serin (3%). Lisin mampu meningkatkan kelarutan cephalosporin lebih
dari 5 kali dan mampu melepaskan senyawa induk secara in vitro sebesar 23%. Sedangkan
18
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
peningkatan kelarutan cephalosporin dengan asam amino glisin hanya sebesar 1,3 kali,
akan tetapi prodrug yang terbentuk menunjukkan kecepatan yang cukup untuk berubah
menjadi senyawa induk secara in vivo. Oleh karena itu dalam penelitian ini asam amino
yang digunakan sebagai promoeity yaitu glisin, alanin, dan lisin.
Selain memberikan kelarutan yang baik dalam air, penggunaan asam-asam amino
sebagai promoiety dapat segera diubah oleh enzim esterase dan atau peptidase yang
terdapat dalam tubuh. Promoiety asam amino juga disukai karena dilepaskan secara alami
sebagai keutuhan non toksik saat terjadi perubahan bentuk dalam tubuh (Hemenway et al.,
Suatu prodrug dengan kelarutan tinggi memberikan kekuatan pendorong (gradien
konsentrasi) dibandingkan senyawa obat induk ketika diabsorbsi. Senyawa induk dengan
koefisien partisi tinggi memberikan keuntungan ketika terjadi rekonversi prodrug oleh
enzim di brush broder membran mukosa dalam saluran cerna. Pada kondisi tersebut
prodrug akan dilepas menjadi senyawa induk yang permeabel. Rekonversi prodrug yang
cepat dalam saluran cerna akan membantu memperbaiki keterbatasan absorbsi (Fleisher et
al., 1996).
2.1.2. Tinjauan Tentang Disolusi
Disolusi menggambarkan proses melarut suatu partikel obat dalam pelarut. Laju
disolusi dinyatakan dengan jumlah obat yang terlarut sebagai fungsi waktu. Disolusi suatu
obat dikendalikan oleh sifat-sifat fisikokimia seperti kelarutan, luas permukaan dan
kemampuan bahan obat terbasahi. Disolusi merupakan prasyarat obat diabsorbsi dan
dibawa ke tempat aksi obat, seringkali merupakan tahap penentu kecepatan ketersediaan
hayati bagi obat-obat dengan kelarutan kecil dalam air. Informasi tentang laju disolusi suatu
obat akan bermanfaat bagi pengembangan formulasi. Uji disolusi yang sesuai dapat
membantu mengidentifikasi faktor-faktor yang berperan dalam masalah bioavailabilitas dan
membantu memilih bentuk kristal dan atau bentuk garam yang sesuai (Liu, 2000). Laju
disolusi suatu bahan obat menurut model disolusi Noyes-Whitney
dapat dilihat pada
persamaan 2.2 (Sinko, 2011).
19
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
dC DS

(Cs  C )
dt
Vh
denga
dC
dt
D
h
S
V
Cs
C
………………...
(2.2)
= laju disolusi
= koefisien difusi obat
= tebal lapisan difusi pada antarmuka padatan-cairan
= luas permukaan obat yang terpapar cairan pelarut
= volume media disolusi
= kelarutan jenuh obat dalam media disolusi pada suhu percobaan
= jumlah obat yang terlarut pada waktu t
Laju disolusi (
dC
) awal sebanding dengan kelarutan jenuh obat (Cs) dan luas
dt
permukaan partikel obat (S) di bawah kondisi hidrodinamik. Dari persamaan 2.2 dapat
dilihat bahwa dengan memperkecil luas permukaan partikel
(S) dan meningkatkan
kelarutan jenuh (Cs) dapat meningkatkan laju disolusi suatu obat. Oleh karena laju absorbsi
maksimum tidak dapat melebihi laju disolusi (
dC
) maka kelarutan senyawa obat yang
dt
rendah akan menurunkan efektivitas obat. Bila laju disolusi merupakan tahap penentu
kecepatan bioavailabilitas obat maka dengan meningkatkan laju disolusi, bioavailabilitas
akan dapat diperbaiki (Aulton, 1988; Yalkowsky, 1981).
Lapisan difusi
Permukaan
Partikel
obat
Difusi molekul-molekul
Kandungan saluran cerna
Permukaan
Partikel
obat
Sirkulasi
darah
Difusi molekul-molekul
Membran saluran
cerna
Gambar 2.5. Skema disolusi dari permukaan partikel
(Florrence et al.,2006)
20
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Pada fase awal disolusi, Cs ≥
dC
dan jika luas permukaan (S) selama percobaan dibuat
dt
tetap maka D/h yang merupakan konstante (k) dapat ditentukan. Konstante (k) merupakan
konstante laju intrinsik disolusi dan spesifik bagi setiap bahan obat padat dalam pelarut
tertentu di bawah kondisi hidrodinamik. Menurut Kaplan, senyawa obat yang memiliki
harga k kurang dari 0,1/mg/cm2/menit biasanya laju disolusi merupakan tahap penentu
kecepatan absorbsi (Florence dan Attwood, 2005; Aulton, 1988).
Jalali et al. (2006) meneliti tentang
korelasi in vitro - in vivo efek antikonvulsi
karbamazepin setelah dibuat ko-grinding dengan mikrokristalin selulose. Hasil penelitian
menunjukkan peningkatan bioavailabilitas (Cmaks, tmaks dan AUC) karbamazepin seiring
dengan meningkatnya disolusi karbamazepin setelah karbamazepin dibuat sistem kogrinding dengan mikrokristalin selulose yang merupakan pembawa bersifat hidrofilik.
Berdasarkan parameter fisiologi, media disolusi yang menyerupai keadaan lambung dan
usus halus dalam keadaan terisi makanan dan puasa dapat memengaruhi disolusi. Macammacam media disolusi seperti blank fast-state simulated gastric state (FaSSGF), simulated
gastric fluid without pepsin (SGF), fed-state simulated intestinal fluid (FESSIF) dan
simulated colonic fluid (SCoF) merupakan media bio-relevan terpilih yang dapat
dipertimbangkan untuk menyelidiki disolusi suatu bahan obat. Penelitian Bhise dan
Rajkumar (2008) menunjukkan disolusi karbamazepin dalam berbagai media bio-relevan
tidak berbeda bermakna dibandingkan media air meskipun kelarutan karbamazepin dalam
berbagai media tersebut menunjukkan perbedaan. Selain itu diketahui bahwa pH berperan
kecil terhadap disolusi karbamazepin, pH asam mendorong pembentukan karbamazepin
dihidrat yang kurang larut dalam air. Alasan tersebut menyebabkan bioavailabilitas
karbamazepin lambat dan disolusi dalam saluran cerna tidak menentu.
Data laju disolusi bila dikombinasi dengan kelarutan, koefisien partisi dan pKa
menghasilkan wawasan yang bermanfaat bagi formulator dalam mengkarakterisasi absorbsi
in vivo suatu senyawa obat. Uji in vitro memiliki makna bila ada hubungan dengan hasil in
vivo. Bila hubungan dibangun antara in vitro dan in vivo maka uji disolusi in vitro dapat
digunakan sebagai uji kontrol kualitas (Aulton, 1988).
21
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
2.1.3 Tinjauan Tentang Koefisien partisi
Koefisien partisi (P) merupakan ukuran lipofilisitas suatu senyawa. Lipofilisitas
berkenaan dengan kemampuan molekul obat berpartisi antara dua larutan yang tidak
campur, seperti air dan minyak. Koefisien partisi dapat diukur dengan menentukan
konsentrasi kesetimbangan suatu obat dalam fase berair (umumnya air) dan fase minyak
(umumnya oktanol atau kloroform) yang akan kontak satu dengan yang lain pada suhu dan
tekanan konstan. Koefisien partisi dinyatakan dengan persamaan 2.3 di bawah ini.
P = [Cminyak]/ [Cair]
……………….........
(2.3)
dengan P adalah koefisien partisi, Cminyak adalah konsentrasi molekul obat dalam fase
minyak dan Cair adalah konsentrasi molekul obat dalam fase air. Harga koefisien partisi (P)
merupakan ukuran afinitas relatif molekul obat terhadap fase air dan fase non air (minyak).
Semakin besar harga P maka semakin besar kelarutan molekul obat dalam minyak (Sinko,
2011; Aulton, 1988).
Membran biologi secara alami bersifat lipoid yang memegang peranan penting dalam
transpor obat. Kemampuan suatu molekul obat melintasi membran pada tempat absorbsi
dapat dihubungkan dengan koefisien partisi minyak-air suatu obat. Permeabilitas
merupakan kemampuan suatu obat melintasi membran biologi yang tersusun atas fosfolipid
bilayer. Permeabilitas obat melewati membran biologi tergantung pada lipofilisitas dan
koefisien difusi. Senyawa obat yang sangat larut dalam air maka kecepatan permeasi
melewati membran biologi merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi, sedangkan
senyawa obat dengan lipofilisitas yang tinggi atau mempunyai kelarutan besar dalam
minyak pada umumnya mempunyai kemampuan melintasi membran biologis dengan baik
dibandingkan dengan obat-obat yang bersifat hidrofilik (Shargel et al., 2005; Aulton,
1988).
Khusus untuk obat-obat yang mempunyai tempat aksi di otak, maka obat harus dapat
melewati membran biologi yaitu dengan menembus sawar darah-otak (Blood Brain Barrier
= BBB). Sawar darah-otak terutama tersusun atas sel-sel kapiler endotelial, yang berbeda
dibandingkan dengan jaringan lainnya. Sel-sel kapiler endotelial otak tersambung satu
22
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
dengan yang lain dengan rapat sehingga merupakan barrier bagi obat-obat yang bersifat
hidrofilik. Untuk dapat menembus sawar darah-otak, suatu obat harus relatif kecil (ukuran
molekul kurang dari 500 Da), memiliki koefisien partisi yang tinggi (larut minyak), tetap
tidak terion pada pH cairan tubuh dan mampu membentuk ikatan hidrogen kurang dari 8
dengan air (Shargel et al., 2005; Rautiob et al., 2008).
2.2. TINJAUAN TENTANG BIOAVAILABILITAS
Rute pemakaian secara oral merupakan rute umum dan nyaman digunakan untuk
bahan obat yang dikehendaki memiliki efek sistemik. Pemberian obat secara oral memiliki
beberapa keuntungan seperti kenyamanan dan keamanan pemakaian. Akan tetapi rute oral
bukanlah rute yang sederhana, oleh karena barier saluran cerna menyebabkan kadar obat
dalam tubuh setelah pemakaian lebih bervariasi dibandingkan pemakaian secara parenteral.
Kadar obat dalam tubuh yang bervariasi terutama bagi obat yang sukar larut dalam air
menyebabkan penurunan bioavailabilitas dan bioavailabilitas yang berubah-ubah atau tidak
sempurna (Shargel et al., 2005; Alavijeh et al., 2012).
Rute pemakaian obat memengaruhi bioavailabilitas obat, oleh karena itu memengaruhi
mula kerja dan lama efek farmakologi. Bila suatu obat diberikan melalui rute oral maka
obat harus terlarut secara molekuler sebelum diabsorbsi ke dalam sirkulasi sistemik. Obat
dalam keadaan terlarut akan berdifusi atau ditranspor ke tempat aksi dan bila konsentrasi
obat pada tempat aksi melebihi konsentrasi efektif minimum maka akan dihasilkan suatu
respon farmakologis (Shargel et al., 2005)
disintegrasi
Obat dalam
produk obat
disolusi
Obat dalam
larutan
Partikel
obat padat
absorbsi
Obat dalam
tubuh
Gambar 2.6. Proses absorbsi sistemik suatu obat (Shargel et al., 2012)
Absorbsi sistemik dari suatu obat (Gambar 2.6) terdiri dari suatu rangkaian proses
laju, meliputi disintegrasi, disolusi dan absorbsi melewati membran sel menuju sirkulasi
sistemik. Kecepatan obat mencapai sistem sirkulasi ditentukan oleh tahapan yang paling
23
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
lambat dalam rangkaian di atas. Bagi obat-obat yang mempunyai kelarutan kecil dalam air,
laju disolusi obat seringkali merupakan tahap yang paling lambat, sehingga merupakan
tahap penentu kecepatan (rate-limiting step) terhadap bioavailabilitas obat. Sebaliknya bagi
obat yang mempunyai kelarutan besar dalam air, laju disolusinya cepat sedangkan laju
melintasi membran merupakan tahap paling lambat atau tahap penentu kecepatan (Shargel
et al., 2005).
Biofarmasetika adalah ilmu yang mempelajari hubungan sifat fisikokimia formulasi obat
terhadap bioavailabilitas obat. Ukuran dari laju dan jumlah obat aktif yang mencapai
sirkulasi umum atau tempat aksi. Memahami prinsip biofarmasetika merupakan hal penting
oleh karena biofarmasetika bertujuan untuk mengatur pelepasan obat sedemikian rupa ke
sirkulasi sistemik. Biopharmaceutical classification system (BCS) merupakan kerangka
ilmiah untuk membagi senyawa obat berdasarkan kelarutan dalam air dan permeabilitas
melalui usus. Tabel 2.3. menyatakan pembagian biofarmasetika suatu obat berdasarkan
sifat kelarutan dan permeabilitas. BCS telah ditetapkan Food and Drug Administration
(FDA) pada tahun 1995 dengan tujuan untuk membantu memperkirakan hubungan antara
disolusi in vitro dengan bioavailabilitas in vivo (Amidon et al.,1995).
Tabel 2.3. Sistem pembagian biofarmasetika obat (Amidon et al., 1995)
Kelas Kelarutan/Permeabilitas
Sifat-sifat
I
Tinggi/Tinggi
II
Rendah/Tinggi
III
Tinggi/Rendah
IV
Rendah/Rendah
-Obat diabsorbsi baik
-Disolusi dan pengosongan lambung
merupakan
tahap penentu kecepatan absorbsi
-Disolusi merupakan tahap penentu
kecepatan
Absorbsi
- Permeabilitas merupakan tahap penentu
kecepatan absorbsi
-Masalah-masalah efektivitas penghantaran
obat melalui oral
24
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Bioavailabilitas obat dapat diprediksi dengan memilih rute pemberian obat secara
teliti dan rancangan bentuk sediaan yang tepat. Suatu obat dapat diberikan dalam berbagai
rute dan tetap menghasilkan aktivitas yang ekivalen, akan tetapi lama dan mula kerja obat
mungkin sangat berbeda karena perubahan farmakokinetika yang disebabkan oleh rute
pemberian. Perubahan fisiologik dan fisikokimia yang mungkin disebabkan oleh perubahan
bentuk sediaan merupakan hal penting untuk dipertimbangkan (Shargel et al., 2005).
Rute pemakaian secara oral merupakan rute umum dan nyaman digunakan untuk
pengobatan penderita. Akan tetapi rute oral bukanlah rute yang sederhana, oleh karena
barier saluran cerna menyebabkan kadar obat setelah pemakaian lebih bervariasi
dibandingkan pemakaian parenteral. Bila bahan obat mempunyai kelarutan kecil dalam air
(< 0,1 mg/mL) maka disolusi obat merupakan tahap penentu kecepatan absorbsi obat dalam
saluran cerna (Aulton, 1988).
Pada absorbsi obat sistemik setelah pemberian secara oral, molekul obat harus
melintasi epitel intestinal melalui suatu sel epitel untuk mencapai sirkulasi sistemik.
Permeabilitas suatu obat pada tempat absorbsi berkaitan dengan struktur molekul obat dan
sifat fisik dan biokimia membran sel. Ketika obat berada dalam plasma, maka obat harus
melintasi membran biologis yang bertindak sebagai sawar pelepasan obat untuk mencapai
tempat aksi (Shargel et al., 2005).
Membran merupakan struktur utama dalam sel, mengelilingi keseluruhan sel (membran
plasma) dan bertindak sebagai antara sel dan cairan interstisial. Secara fungsional membran
sel merupakan partisi semipermiabel yang bertindak sebagai sawar selektif untuk lintasan
molekul. Beberapa molekul kecil dan molekul larut lemak melewati membran, sedangkan
molekul bermuatan dan molekul besar seperti protein dan molekul terikat protein tidak
dapat melewatinya.
Ada beberapa teori tentang struktur membran sel. Teori lipid bilayer menggambarkan
membran plasma sel terutama tersusun dari fosfolipid dalam bentuk dua lapis yang
terpisahkan dengan gugus karbohidrat dan protein. Teori yang diajukan Davson dan
Danielli (1952) ini menganggap
gugus "kepala" hidrofilik dari fosfolipid menghadap
lapisan protein dan gugus "ekor" hidrofobik dari fosfolipid berposisi di bagian dalam.
25
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Dengan struktur membran sel yang demikian, teori ini menjelaskan bahwa obat larut lemak
cenderung untuk penetrasi ke membran sel lebih mudah daripada molekul polar. Akan
tetapi teori struktur membran sel dua lapis tidak menjelaskan difusi air, molekul dengan
berat molekul kecil seperti urea dan ion muatan tertentu.
Teori membran plasma yang diajukan Singer dan Nicolson (1972), menggambarkan
membran plasma sebagai model fluid mosaic dapat dilihat pada Gambar 2.7. Menurut
model ini, membran sel terdiri atas protein globular yang tertanam dalam suatu matriks
cairan dinamik (dynamic fluid), lipid bilayer. Protein tersebut memberi suatu jalur transpor
selektif dari molekul polar tertentu dan ion bermuatan melalui sawar lipid. Protein
membran tersebar ke seluruh membran dan pada membran tersebut terdapat dua tipe pori
berukuran 10 nm dan berukuran 50 sampai 70 nm. Pori-pori kecil ini memberi suatu kanal
yang dapat dilewati oleh air, ion-ion dan obat terlarut seperti urea.
Senyawa obat dapat melintasi membran sel melalui dua mekanisme utama, yaitu difusi
pasif (passive diffusion) dan pengangkutan dengan pembawa (carrier mediated transport).
Selain mekanisme transpor tersebut, terdapat mekanisme transpor yang lain yaitu transpor
vesikular, yang merupakan proses pemindahan molekul secara spesifik ke dalam dan ke
luar sel (endositosis dan eksositosis). Transpor obat melewati membran terdiri dari satu
atau lebih proses (Shargel et al., 2005, Alavijeh et al., 2005).
Gambar 2.7. Model membran plasma fluid mosaic (Shargel, et al., 2012)
Difusi pasif merupakan proses perpindahan molekul obat secara spontan dari daerah
dengan kadar tinggi ke daerah dengan kadar rendah. Proses berjalan pasif karena tidak
memerlukan energi dari luar. Difusi pasif merupakan proses absorbsi utama untuk sebagian
26
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
besar obat dan dapat digambarkan melalui persamaan Fick's (persamaan 2.4) sebagai
berikut (Shargel et al., 2005):
dQ DAK

(CGI  C P )
dt
h
dengan
..................................................
(2.4)
dQ
= laju difusi; D = koefisien difusi; K = koefisien partisi lemak:air senyawa
dt
obat; A= luas permukaan membran; h = tebal membran dan CGI - Cp = perbedaan antara
kadar obat dalam saluran cerna dan dalam plasma.
Menurut persamaan difusi Fick's, laju difusi pasif obat terutama dipengaruhi oleh
perbedaan kadar obat antar membran dan koefisien partisi senyawa obat. Kadar obat yang
lebih tinggi dalam saluran cerna dibandingkan dalam darah menjadi tenaga pendorong
dalam difusi pasif. Demikian juga harga koefisien partisi, K dari senyawa obat yang lebih
besar menyatakan partisi obat dalam lemak-air dari obat lebih besar untuk melintasi
membran mukosa. Obat-obat yang lebih larut dalam lemak cenderung melintasi membran
lebih mudah dibandingkan molekul yang kurang larut dalam lemak atau molekul yang lebih
larut dalam air (Shargel et al., 2005).
Keberhasilan proses absorbsi suatu senyawa obat ke dalam sirkulasi sistemik
bergantung pada sifat fisikokimia senyawa obat, bentuk sediaan, dan anatomi maupun
fisiologi (faktor biologi) tempat absorbsi.
Sifat fisikokimia obat selain memengaruhi
disolusi senyawa obat pada akhirnya juga memengaruhi keberhasilan proses absorbsi dan
akan berdampak terhadap bioavailabilitasnya. Beberapa sifat fisikokimia senyawa obat
yang memengaruhi proses absorbsi di antaranya:
1. Lipofilisitas
Lipofilisitas merupakan salah satu sifat fisikokimia yang sangat berperan dalam proses
absorsi. Lipofilisitas suatu senyawa berkaitan dengan koefisien partisi (P), yang merupakan
perbandingan kadar obat dalam pelarut oktanol dan air pada suhu konstan. Lipofilisitas
senyawa obat sangat menentukan terhadap kemampuan molekul obat dalam menembus
27
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
membran melalui proses difusi pasif. Pada umumnya, senyawa obat yang memiliki
koefisien partisi yang baik (log P besar), lebih mudah melintasi membran mukosa sehigga
proses absorbsi berjalan dengan baik (Shargel et al., 2005; Sinko, 2011).
2. Kelarutan dan Disolusi Bahan Obat
Kelarutan menyatakan massa solut yang melarut dalam satu volume tertentu dalam
keadaan jenuh pada suhu tertentu. Disolusi merupakan proses solut terlarut dalam suatu
pelarut. Kelarutan bersifat statik sedangkan disolusi bersifat dinamik. Kelarutan dalam air
merupakan salah satu sifat fisikokimia yang berpengaruh terhadap bioavailabilitas obat.
Obat yang sukar larut dalam air akan menyebabkan masalah secara in vivo, karena obat
diabsorbsi tidak sempurna ketika diberikan secara oral sehingga menyebabkan
bioavailabilitasnya tidak menentu. Kelarutan obat dalam saluran cerna yang tinggi akan
memberikan gradien konsentrasi yang mendorong absorbsi ketika obat diberikan melalui
rute oral dan distribusi menuju tempat aksi sebelum memberikan respon farmakologi
(Waterbeemd, 2009). Dalam sistem biologi, disolusi obat dalam media air merupakan
bagian sangat penting dalam proses absorbsi. Dalam saluran cerna, laju disolusi obat-obat
dengan kelarutan dalam air sangat kecil seringkali mengendalikan laju absorbsi sistemik
obat. Uji disolusi suatu senyawa obat atau sediaan obat seringkali dapat digunakan untuk
meramalkan bioavailabilitasnya (Shargel et al., 2005).
3. Derajat ionisasi obat
Tingkat ionisasi molekul obat memengaruhi laju transpor obat. Obat-obat yang bersifat
elektrolit lemah (asam atau basa lemah) akan terionisasi bergantung pada harga pKa obat
dan pH media senyawa obat terlarut. Spesies obat terionisasi mengandung suatu muatan
dan lebih larut air dibandingkan spesies obat tak terionisasi yang lebih larut dalam lipid
(Sinko, 2011).
Beberapa faktor biologi memengaruhi absorbsi obat seperti struktur saluran cerna, pH
saluran cerna, motilitas saluran cerna, waktu pengosongan lambung, dan aliran saluran
cerna. Selain faktor-faktor tersebut, proses absorbsi obat juga dipengaruhi oleh makanan,
interaksi obat dengan senyawa lain dan faktor individu seperti umur dan adanya penyakit
tertentu (Shargel et al., 2005).
28
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
2.2.1 Parameter Farmakokinetika (tmaks, Cmaks, dan AUC)
Pengukuran kadar obat dalam plasma darah merupakan pendekatan langsung untuk
penetapan farmakokinetika obat dalam tubuh. Plasma diperoleh dari supernatan sentrifugasi
darah lengkap yang ditambahkan suatu antikoagulan seperti heparin. Plasma memperfusi
semua jaringan tubuh termasuk elemen-elemen seluler dalam darah. Obat dalam plasma
dalam kesetimbangan dinamik dengan jaringan, sehingga perubahan kadar obat dalam
plasma menggambarkan perubahan kadar obat dalam jaringan (Shargel et al., 2005).
Setelah suatu obat dilepas dari bentuk sediaannya, molekul obat yang telah terdisolusi
menembus lapisan mukosa saluran cerna memasuki pembuluh kapiler di sekitar saluran
cerna. Setelah itu molekul obat mengalami distribusi melalui pembuluh darah menuju
jaringan maupun
organ tubuh. Obat dibersihkan dari tubuh melalui berbagai proses
eliminasi yaitu ekskresi dan biotransformasi atau metabolisme obat. Rangkaian proses
absorbsi, distribusi dan eliminasi obat dalam tubuh dapat dikarakterisasi dengan model
farmakokinetika (Shargel et al., 2005).
Gambar 2.8 Kurva kadar obat dalam plasma-waktu setelah pemakaian obat secara per oral
(Shargel et al., 2005)
Bioavailabilitas suatu obat, yang menyatakan ukuran ketersediaan sistemik dari suatu
29
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
obat dapat diamati dari kurva kadar plasma-waktu. Kadar obat dalam sampel plasma yang
diambil pada berbagai jarak waktu setelah pemberian suatu produk digambarkan dalam
kurva kadar dalam plasma-waktu. Selama obat mencapai sirkulasi sistemik, kadar obat
dalam plasma akan naik sampai maksimum. Pada umumnya absorbsi suatu obat terjadi
lebih cepat daripada eliminasi. Melalui kurva kadar plasma-waktu (Gambar 2.8) dapat
ditentukan parameter farmakokinetika yang meliputi tmaks, Cmaks dan AUC.
Waktu kadar plasma mencapai puncak, tmaks merupakan waktu yang diperlukan untuk
mencapai kadar obat maksimum setelah pemberian obat, secara umum dapat dikatakan
sebanding dengan laju absorbsi obat rata-rata Selama fase absorbsi, laju absorbsi obat lebih
besar daripada laju eliminasi obat. Pada saat waktu kadar puncak dicapai, laju absorbsi
obat sama dengan laju eliminasi obat. Sedangkan setelah waktu kadar puncak, laju fase
eliminasi lebih besar daripada laju fase absorbsi (Shargel et al., 2005).
Kadar plasma puncak, Cmaks, menunjukkan kadar obat maksimum dalam plasma setelah
pemakaian obat secara oral. Pada kadar obat puncak dalam plasma, laju absorbsi obat sama
dengan laju eliminasi obat, dan tidak ada perubahan dalam jumlah obat dalam tubuh. Untuk
beberapa obat diperoleh hubungan antara kadar obat dalam plasma dengan efek
farmakologi. Cmaks memberikan petunjuk bahwa obat cukup diabsorbsi secara sistemik dan
memberikan suatu respon terapeutik (Shargel et al., 2005).
Area di bawah kurva, AUC, merupakan jumlah obat yang mencapai sirkulasi sistemik
atau merupakan ukuran jumlah bioavailabilitas suatu obat. AUC adalah area di bawah
kurva kadar obat dalam plasma-waktu dari t = 0 sampai t = ≈. AUC dapat ditentukan
dengan metode trapesium, area tiap waktu ditentukan dengan persamaan 2.5.
[ AUC ]tntn1 
Cn 1  Cn
(tn  tn 1 )
2
....................................... (2.5 )
Keterangan :
Cn = kadar obat saat pengamatan
Cn-1 = kadar obat waktu sebelumnya
tn = waktu pengamatan
tn-1 = waktu pengamatan sebelumnya
30
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Bioavailabilitas menyatakan ukuran kecepatan dan jumlah bahan aktif yang mencapai
tempat aksi obat. Studi bioavailabilitas dilakukan baik terhadap bahan aktif obat yang telah
disetujui maupun terhadap bahan obat yang belum disetujui oleh FDA untuk dipasarkan
maupun produk obat untuk memastikan keamanan dan efektifitas sesuai dengan indikasi
penggunaan. Studi bioavailabilitas berguna dalam menetapkan perubahan sifat fisikokimia
bahan obat dan pengaruh bentuk sediaan terhadap farmakokinetika obat. Parameter
bioavailabilitas dinyatakan sebagai tmaks, Cmaks, dan AUC (Shargel et al., 2005).
2.3. TINJAUAN TENTANG KARBAMAZEPIN
Karbamazepin merupakan antiepilepsi yang efektif mengatasi bangkitan tipe simple
partial dan tonik klonik. Pada saat bangkitan dapat terjadi suatu keadaaan darurat yang
sering disebut dengan status epilepticus. Status epilepticus merupakan suatu hal serius dan
perlu ditangani dengan cepat untuk mengendalikan resiko kerusakan otak permanen.
Angka kematian untuk orang dewasa yang mengalami status epilepticus ini mencapai
sekitar 20%. Karbamazepin bekerja dengan memblok kanal natrium dan menghambat
repetitive neuronal firing
frekuensi tinggi dalam jaringan serta mengurangi transmisi
presinaptik. Mekanisme efek samping yang ditimbulkan karbamazepin belum diketahui
secara pasti, diduga efek samping disebabkan oleh pembentukan metabolit yang reaktif
secara kimia. Efek samping karbamazepin terhadap perubahan tingkah laku maupun
kemampuan kognitif
lebih rendah dibandingkan antikonvulsan lain seperti fenitoin,
fenobarbital dan primidon (Mc. Namara, 2001; Pearce et al., 2002).
Setelah pemakaian secara oral, karbamazepin diabsorbsi lambat dan tidak menentu
dalam saluran pencernaan. Bioavailabilitas karbamazepin sebesar 85-100%, mengalami
metabolisme dalam hati oleh isoenzim CYP 450 yaitu CYP3A4 dan CYP2C8. Metabolit
karbamazepin utama yang aktif adalah carbamazepine-10,11 epoxide. Hampir seluruh
metabolit karbamazepin diekskresi melalui urin dan sebagian melalui feses (Sweetman,
2009, Pearce et al., 2009).
Berdasarkan biopharmaceutics classification system (BCS), karbamazepin termasuk
golongan obat kelas II. Bahan-bahan obat yang termasuk golongan kelas II dalam sistem
BCS mempunyai sifat permeabilitas tinggi dan kelarutan rendah (Amidon et al., 1995).
31
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Kelarutan karbamazepin yang rendah dalam air bila dibuat dalam bentuk sediaan oral,
menyebabkan tahap penentu bioavailabilitas adalah kecepatan disolusi karbamazepin.
Karbamazepin merupakan suatu senyawa trisiklik turunan asam karboksilat yang
memiliki gugus NH asam dalam struktur molekulnya. Untuk senyawa-senyawa dengan
struktur demikian dimungkinkan untuk dibuat prodrug ester
(Guarino et al., 2007).
Hemenway et al. (2010) telah membuat prodrug karbamazepin turunan N-acyl-urea.
Prodrug N-glycyl-carbamazepine dan N-acetyl-carbamazepine dapat meningkatkan
kelarutan karbamazepin.
Karbamazepin dikenal dengan nama kimia 5 H-dibenz [b,f] azepine-5-carboxamide,
mempunyai rumus molekul C15H12N2O dengan berat molekul 236,27. Karbamazepin
merupakan serbuk kristal putih atau hampir putih, tidak berbau, rasa tawar sampai pahit.
Praktis tidak larut dalam air (1 : > 10.000), mempunyai harga pKa 7,0 dan koefisien partisi
(oktanol/air) sebesar 2,45 (Depkes RI, 1995, Moffat et al., 2004). Struktur molekul
karbamazepin dapat dilihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Struktur molekul karbamazepin (Depkes, 1995).
Karbamazepin sedikitnya memiliki empat bentuk polimorf dan satu bentuk dihidrat
dan dapat membentuk solvat dengan pelarut aseton dan air.
32
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
2.3.1 Polimorfisme
Polimorfisme berasal dari bahasa Yunani, dari kata polus berarti banyak dan morph
berarti bentuk. Polimorfisme didefinisikan sebagai kemampuan suatu senyawa untuk
membentuk lebih dari satu macam kristal yang berbeda. Polimorf mengandung hanya satu
macam molekul kimia dalam unit selnya. Terdapat dua macam cara kisi kristal terbentuk,
yaitu : packing polymorphism dan conformational polymorphism. Packing polymorphism
terjadi bila suatu molekul rigid dengan konformasi tertentu dikemas dalam susunan
berbeda, sedangkan conformational polymorphism merupakan bentuk kristal yang terdiri
dari molekul-molekul fleksibel dengan konformasi berbeda yang dikemas dalam susunan
berbeda. Perbedaan pengaturan unit sel kristal dalam polimorf menyebabkan perbedaan
fisiknya meliputi sifat pengepakan, sifat termodinamika seperti titik lebur, entalpi, entropi,
energi bebas dan kelarutan, sifat spektroskopi, sifat kinetika seperti laju disolusi, kecepatan
reaksi keadaan padat, dan stabilitas, serta sifat mekanik dalam proses tabletasi (Sinko,
2011; Aaltonen et al., 2009).
Polimorf dapat dikategorikan menjadi 2 macam yaitu monotropes dan enantiotropes.
Perbedaan kedua macam polimorf tersebut disebabkan perbedaan stabilitas terhadap
rentang suhu dan tekanan berbeda. Polimorf enantiotropes dicirikan dengan perubahan
yang bersifat reversibel dari satu bentuk ke bentuk lain pada rentang suhu dan tekanan
berbeda. Polimorf monotropes dicirikan dengan perubahan terjadi dalam satu arah misal
dari bentuk metastabil ke bentuk stabil. Suhu transisi dalam polimorf dapat
mengarakterisasi sistem dan menentukan bentuk yang lebih stabil pada suhu yang
diinginkan. Pada suhu transisi, bentuk-bentuk polimorf berada dalam kesetimbangan oleh
karenanya keduanya memiliki energi bebas yang sama, kelarutan yang identik dalam
pelarut tertentu, dan tekanan uap yang identik (Sinko, 2011).
Istilah polimorfisme sering digunakan untuk menggambarkan bermacam-macam
bentuk padat active pharmaceutical ingredients (APIs) dan bahan-bahan tambahan meliputi
bentuk kristal, amorf dan juga hidrat/solvat. Bentuk kristal (polimorf, solvat/hidrat,
kokristal), molekul penyusun diatur dalam suatu susunan bangunan berulang tetap dari unit
sel yang disebut sebagai kisi kristal, sedangkan bentuk amorf tidak memiliki susunan atom
atau molekul yang teratur dalam ruang tiga dimensi seperti yang ada dalam bentuk kristalin
33
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
(Aaltonen et al., 2009). Bentuk kristal berbeda dari bahan farmasi dapat diidentifikasi
dengan menggunakan beberapa metode seperti Differential Scanning Calorimetry (DSC),
difraksi sinar X, spektrofotometri infra merah, termomikroskopi (Sinko, 2011; Aaoltonen
et al., 2009; Chieng et al.,2009).
Polimorf dapat terbentuk selama proses kristalisasi. Kristalisasi merupakan proses yang
sangat kompleks dan terdapat beberapa variabel yang dapat memengaruhi hasil.
Supersaturasi sebagai kekuatan pendorong kristalisasi merupakan kunci variabel
termodinamik yang memengaruhi kinetika nukleasi dan pertumbuhan kristal. Dengan kata
lain bentuk kristal yang dihasilkan dapat bervariasi tergantung derajad supersaturasi. Selain
itu faktor suhu, pH, pelarut, dan bahan tambahan termasuk pengotor, dapat memengaruhi
hasil kristalisasi dalam suatu sistem polimorfi (Aaltonen et al., 2009).
2.3.2 Tinjauan Tentang Polimorfi Karbamazepin
Karbamazepin (KBZ) sedikitnya mempunyai 4 (empat) bentuk polimorf dan satu
bentuk dihidrat. Penelitian sebelumnya, (York, 1983; Rajendra et al., 1995) melaporkan
untuk obat-obat dengan beberapa bentuk polimorf dan pseudopolimorf memberikan
perbedaan bioavailabilitas (Kaneniwa et al., 1984; Krahn et al., 1987). Grzesiak et al.
(2003) telah membandingkan empat bentuk polimorf anhidrat karbamazepin dan
mengidentifikasi dengan DSC, XPRD, FTIR, dan termomikroskopi.
Tabel 2.4. Tatanama bentuk polimorf karbamazepin (Grzesiak et al., 2003)
Penandaan Bentuk
I
II
III
IV
Simetri Kristal
Triklinik
Trigonal
Monoklinik primitif
Monoklinik C-centered
Konsistensi dalam penamaan bentuk polimorf karbamazepin diperlukan untuk
menghindari kebingungan dan kesalahan dalam identifikasi. Penamaan empat macam
34
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
bentuk polimorf menurut Grzesiak et al. (2003) dapat dilihat dalam Tabel 2.4. Polimorf
karbamazepin memiliki bentuk kristal yang berbeda. Perbedaan bentuk kristal karena
perubahan relatif jumlah sisi dan jenis sisi yang ada pada kristal menunjukkan perbedaan
habit kristal. Habit kristal polimorf karbamazepin bentuk I, III dan IV menggambarkan
bentuk kristal jarum dan bentuk lamelar dengan dimensi yang berbeda. Kipourus et al.
(2006) menggambarkan morfologi kristal karbamazepin bentuk I, bentuk III dan bentuk IV
(Gambar 2.10) dengan model Bravais-Friedel-Donnay-Harker (BFDH). Sedang Carino et
al. (2006) berhasil memotret bentuk polimorf KBZ I, KBZ III dan KBZ-DH dengan
mikroskop cahaya seperti dapat dilihat pada Gambar 2.11.
Gambar 2.10. Morfologi kristal karbamazepin bentuk I, bentuk III dan bentuk IV menurut
model Bravais-Friedel-Donnay-Harker (BFDH) (Kipourus et al., 2006)
Gambar 2.11. Gambar mikroskop cahaya morfologi KBZ III (A), KBZ (I), KBZ-DH
(Carino et al., 2006)
Menurut Grzesiak et al. (2003) karbamazepin memiliki polimorf bentuk I (triklinik)
yang secara termodinamika stabil pada suhu lebih dari 130 °C, bentuk II (trigonal) yang
merupakan bentuk metastabil pada suhu kamar, bentuk III (P-monoklinik) yang stabil
35
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
secara termodinamika pada suhu kamar, dan bentuk IV (C-monoklinik) yaitu bentuk
metastabil pada suhu kamar. Bentuk polimorf III karbamazepin merupakan bentuk yang
paling stabil secara termodinamika pada suhu kamar. Bentuk polimorf III merupakan satusatunya bentuk yang tersedia di pasaran yang digunakan dalam formulasi sediaan
karbamazepin. Stabilitas secara termodinamika pada suhu kamar dari bentuk polimorf
anhidrat karbamazepin dimulai dari yang paling stabil adalah bentuk III, bentuk I, bentuk
IV, bentuk II. Bentuk polimorf II merupakan bentuk yang paling tidak stabil sehingga
memiliki kelarutan yang tinggi. Keempat bentuk polimorf anhidrat karbamazepin dalam
media air akan berubah menjadi bentuk polimorf dihidrat yang kelarutannya sepertiga dari
bentuk anhidrat. Bentuk polimorf I dan III merupakan pasangan enantiotrop yang relatif
stabil secara termodinamika pada suhu 70 °C. Bentuk III adalah bentuk yang paling stabil
di bawah suhu 70 ºC, sedangkan bentuk I lebih stabil di atas suhu tersebut (Ali et al.,
2013; Mahalaxmi et al., 2009; Grzesiak, et al., 2003; Kaneniwa et al., 1987).
Dari hasil analisis dengan DSC, PXRD dan IR dapat dibedakan keempat bentuk
polimorf anhidrat dan bentuk dihidrat KBZ. Beberapa penelitian tentang sifat-sifat
fisikokimia bentuk I, III dan dihidrat telah dilaporkan, akan tetapi terdapat ketidaksesuaian
dalam penelitian, dan hubungan antara sifat-sifat fisikokimia bentuk polimorf
karbamazepin dan dihidrat serta bioavailabilitas karbamazepin tidak dapat dipahami dengan
baik (Kobayashi et al., 2000). Oleh karena itu Kobayashi et al. (2000), meneliti pengaruh
bentuk polimorf dan pseudopolimorf (bentuk I, III dan dihidrat) KBZ terhadap disolusi, dan
perubahan bentuk polimorf selama uji disolusi serta uji bioavailabilitas. Uji bioavailabilitas
dilakukan dengan pemakaian per oral pada anjing dengan dosis 40 mg/subyek dan 200
mg/subyek (karena absorbsi obat dengan kelarutan kecil dipengaruhi oleh dosis
pemberian).
Hasil uji disolusi dalam larutan pH 1,2 suhu 37 °C menunjukkan kecepatan disolusi
awal bentuk III > bentuk I > bentuk dihidrat. Setelah 2 jam proses disolusi bentuk
polimorf I dan III berubah menjadi bentuk dihidrat, ditandai dengan penurunan jumlah
terdisolusi. Bentuk III berubah menjadi dihidrat lebih cepat dari pada bentuk I. Kelarutan
kedua bentuk anhidrat (bentuk I dan bentuk III), dihitung dari kecepatan disolusi awal
masing-masing bentuk anhidrat adalah 1,5 sampai 1,6 kali bentuk dihidrat. Kelarutan
36
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
bentuk III lebih tinggi daripada bentuk I, sementara perbedaan kelarutan di antara kedua
anhidrat relatif kecil.
Hasil uji bioavailabilitas pada dosis kecil (40 mg/subyek), tidak ada perbedaan
bermakna harga area under curve (AUC) di antara bentuk yang ada. Hasil ini mengesankan
bahwa serbuk kristal dari masing-masing bentuk yang digunakan pada dosis rendah dengan
cepat melarut dalam cairan saluran cerna. Sebaliknya untuk dosis 200 mg/subyek, terdapat
perbedaan bermakna dalam kurva konsentrasi plasma-waktu di antara bentuk polimorf I,
III, dan dihidrat. Urutan harga AUC bentuk I > bentuk III > bentuk dihidrat.
Ketidakkonsistenan di antara urutan kecepatan disolusi awal dan harga AUC pada dosis
besar dikarenakan perubahan cepat dari bentuk III menjadi dihidrat dalam saluran
pencernaan (Kobayashi et al., 2000).
Uji bioavailabilitas yang dilakukan oleh Carino et al. (2006) dengan simulasi terhadap
fisiologi anjing dalam keadaan puasa dapat dilihat hasilnya pada Tabel 2.5. Hasil penelitian
Carino et al. menunjukkan bentuk polimorf III memberikan harga AUC dan Cmaks lebih
besar daripada bentuk I maupun bentuk dihidrat. Bentuk dihidrat memberikan harga AUC
dan Cmaks paling rendah di antara bentuk polimorf yang diuji. Perbedaan bentuk polimorf
memberikan perbedaan terhadap harga AUC dan Cmaks, namun harga tmaks tidak terlalu
dipengaruhi, bahkan bentuk III yang mempunyai harga AUC dan Cmaks lebih besar,
memiliki harga tmaks lebih lama.
Tabel 2.5 Profil parameter farmakokinetik beberapa bentuk polimorf KBZ dalam
keadaan puasa (Carino et al., 2006)
Bentuk Sediaan
AUC (mg min/mL)
Cmaks (mg/mL)
tmaks (min)
KBZ I
60,7 ± 3,0
0,98 ± 0,04
26,9 ± 3,5
KBZ III
77,0 ± 1,2
1,24 ± 0,09
27,6 ± 2,1
KBZ-DH
43,5 ± 3,5
0,69 ± 0,05
26,9 ± 3,2
Data merupakan rerata ± SE dari tiga replikasi
Farmakokinetik karbamazepin diketahui tidak menentu, ditandai dengan variasi
profil kadar plasma pada subyek manusia. Fenomena ini merupakan ciri lipofilisitas yang
37
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
tinggi, yang mengakibatkan pembasahan yang buruk dan disolusi lambat dalam saluran
cerna. Perubahan dalam kecepatan dan jumlah yang diabsorbsi juga dicatat antara produk
karbamazepin paten yang berbeda oleh karena kemungkinan perubahan polimorfi dan
perbedaan ukuran partikel dari bahan awal. Perbedaan bentuk kristal dan ukuran partikel
KBZ memberikan kontribusi terhadap perbedaan bioavailabilitas dan absorbsinya dibatasi
oleh kecepatan disolusinya (Meyer et al., 1992).
2.4. TINJAUAN TENTANG ASAM AMINO
Asam amino merupakan suatu molekul yang mengandung baik suatu gugus karboksilat
maupun suatu gugus amino dan rantai samping yang bervariasi di antara asam amino yang
berbeda. Oleh karena itu asam amino bersifat amfoter. Asam amino larut dalam air dan
pelarut polar lain. Asam amino mempunyai momen dipol yang besar, bersifat kurang asam
dibandingkan kebanyakan asam karboksilat dan kurang basa dibandingkan kebanyakan
amina. Hal ini dikarenakan suatu asam amino mengandung gugus amino basa dan gugus
karboksil asam dalam satu molekul (Murray, 2008; Fessenden dan Fessenden,1982).
Dua puluh asam amino lazim dijumpai dalam protein tubuh manusia. Manusia hanya
dapat mensintesis sebelas dari duapuluh asam amino yang terdapat dalam protein manusia.
Sembilan asam amino tersisa diperoleh dari biosintesis yang berasal dari tanaman ataupun
hewan. Asam amino yang terdapat dalam protein adalah asam α-aminokarboksilat. Variasi
dalam struktur monomer-monomer terjadi dalam rantai samping. Asam amino paling
sederhana adalah asam aminoasetat (H2NCH2CO2H) yang disebut glisin. Glisin tidak
memiliki rantai samping oleh karenanya tidak mengandung suatu karbon kiral. Semua asam
amino lain mempunyai rantai samping dan karena itu karbon α-nya bersifat kiral. Asam
amino yang digunakan sebagai promoeity dalam penelitian ini adalah glisin, alanin, dan
lisin sebagaimana struktur molekulnya dapat dilihat pada Gambar 2.12 (Murray, 2008;
Fessenden dan Fessenden,1982).
Glisin
merupakan asam amino dengan rantai samping gugus R' polar tidak
bermuatan. Glisin mempunyai kelarutan dalam air 250 g/L (25 ºC). Alanin merupakan
asam amino dengan rantai samping gugus R' nonpolar mempunyai kelarutan dalam air 121
g/L (25 ºC). Lisin merupakan asam amino dengan rantai samping gugus R' bermuatan
38
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
positif dan mengandung gugus NH2 ekstra, sangat mudah larut dalam air (1000 g/L)
(Murray, 2008; O'Neil, 2006).
Berdasarkan struktur rantai samping, asam amino dapat dibagi menjadi tiga yaitu
asam amino yang bersifat asam, basa, dan netral. Dua asam amino mempunyai rantai
samping yang mengandung gugus karboksil, senyawaan ini dikelompokkan sebagai asam
amino bersifat asam, yaitu asam glutamat dan asam aspartat. Tiga asam amino
mengandung gugus amino pada rantai samping dikelompokkan sebagai asam amino basa,
yaitu lisin, arginin, dan histidin. Lima belas asam amino tersisa dikelompokkan sebagai
asam amino netral, seperti alanin, serin, sistein, dan glutamin. Beberapa rantai samping
asam amino netral mengandung gugus –OH, -SH atau gugus polar yang dapat membentuk
ikatan hidrogen (Murray, 2008, Fessenden and Fessenden, 1982).
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.12. Struktur molekul asam amino glisin (a), alanin (b), dan lisin (c)
Asam amino dalam larutan air terutama berada dalam bentuk ion dipolar atau zwiterion.
Zwiterion asam amino merupakan garam internal sehingga mempunyai sifat seperti garam.
Asam amino mempunyai momen dipol besar, sehingga larut dalam air dan pelarut polar
lain, tetapi tidak larut dalam pelarut non polar seperti dietil eter atau benzene. Asam amino
merupakan senyawa kristalin dengan titik lebur tinggi. Suatu asam amino mengalami reaksi
asam-basa dalam menghasilkan suatu ion dipolar yang juga disebut zwitterion. Oleh karena
terjadinya muatan ion, suatu asam amino mempunyai banyak sifat garam (Murray, 2008;
Fessenden dan Fessenden, 1982).
39
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Suatu asam amino mengandung baik suatu ion karboksilat (-CO2-) maupun suatu ion
ammonium (-NH3+) dalam sebuah molekul. Oleh karena itu asam amino bersifat amfoter,
asam ini dapat bereaksi baik dengan asam maupun basa tergantung lingkungannya. Dalam
lingkungan larutan asam, zwiterion asam amino adalah basa yang dapat memberikan
sebuah proton menghasilkan suatu kation. Dalam larutan basa, zwiterion merupakan suatu
asam yang kehilangan sebuah proton membentuk suatu anion. Karboksilat, CO2- bertindak
sebagai sisi basa dan menerima sebuah proton dalam larutan asam, sedangkan kation
ammonium bertindak sebagai sisi asam dan memberikan sebuah proton dalam larutan basa
(Murray 2008; Fessenden dan Fessenden 1982).
Pada titik tengah skala pH dalam mana asam amino berada dalam bentuk setimbang
antara kation dan anion dan berada terutama dalam keadaan netral disebut sebagai pH
isolektrik (isoelectric point/ PI). Titik isoelektrik asam amino tergantung pada struktur
asam amino. Asam amino netral mempunyai titik isoelektrik mendekati netral antara 5,0 –
6,5. Asam amino bersifat asam mempunyai titik isoelektrik pada pH lebih rendah, sehingga
deprotonasi tidak terjadi pada rantai samping –CO2H. Sebaliknya pada asam amino bersifat
basa mempunyai titik isoelektrik pada pH lebih tinggi sehingga protonasi tidak terjadi pada
rantai samping gugus amino (Murray, 2008).
2.5 TINJAUAN TENTANG PEMBENTUKAN PRODRUG
Pembentukan prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino dibuat
dengan metode carbodiimida. Metode carbodiimida merupakan metode yang paling
banyak digunakan dalam pembentukan ikatan peptida. Ikatan peptida dapat dibentuk karena
gugus asam karboksil dari salah satu asam amino bereaksi dengan gugus amina dari asam
amino lainnya. Carbodiimida berperan dalam mengaktifkan gugus asam karboksil terhadap
nukleofilik nitrogen. Salah satu bentuk carbodiimida yang paling banyak digunakan
sebagai reagen kopling dalam larutan adalah diisopropilkarbodiimida (DIC). Carbodiimida
terdiri dari dua gugus alkilamino yang diikat melalui ikatan rangkap dengan atom karbon
yang sama. Carbodiimida merupakan senyawa penarik suatu molekul air dari gugus
karboksil dan gugus amina yang berasal dari dua reaktan. Atom oksigen akan pergi ke atom
40
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
karbon dari carbodiimida dan atom hidrogen ke atom nitrogen, menghasilkan suatu N,N'
disubstitusi yang merupakan dialkilamida dari asam karbonat (Benoiton, 2006).
Pembentukan prodrug karbamazepin dengan promoeity asam amino diawali dengan
mereaksikan Boc-asam amino (asam amino dengan gugus NH2 yang dilindungi Boc/tbutoksikarbonil) dengan karbamazepin dan menambahkan diisoprpilkarbodiimida (DIC).
Dari reaksi tersebut terjadi ikatan antara gugus karboksil asam amino dengan gugus amida
karbamazepin.
Tahap berikutnya adalah menghilangkan pelindung Boc yang terdapat
dalam asam amino. Beberapa metode dapat digunakan untuk menghilangkan Boc di
antaranya dengan menggunakan trifluoroacetic acid dalam diklorometana (TFA/DCM)
dengan perbandingan 1:1. Metode ini memiliki kelemahan ketika senyawa hasil sintesis
yang mengandung Boc berada dalam suasana asam oleh karena adanya TFA, maka akan
terjadi pemutusan ikatan tidak hanya Boc tetapi juga senyawa target (Benoiton, 2006).
Selain menggunakan TFA deproteksi juga dapat dilakukan dengan memanaskan senyawa
dalam air mendidih pada tekanan tertentu dalam waktu 10-20 menit (Zinelaabidine , 2012).
41
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB III
KONSEP ILMIAH DAN HIPOTESIS
3.1 KONSEP ILMIAH
Karbamazepin merupakan pertimbangan utama pengobatan antiepilepsi tipe bangkitan
parsial dan bangkitan tonik klonik, bekerja pada susunan syaraf pusat. Kadar puncak
karbamazepin dalam plasma darah dicapai setelah 4-6 jam pemberian secara oral (Rogers
dan Cavazos, 2008). Kadar puncak dalam plasma tersebut cukup lama tercapai untuk
mendapatkan mula kerja obat dalam memberikan efek segera. Karbamazepin termasuk
obat golongan II dalam sistem klasifikasi biofarmasetika (BCS), mempunyai karakteristik
kelarutan dalam air rendah dan permeabilitas tinggi. Bioavailabilitas obat-obat golongan II
(BCS) pada umumnya dibatasi oleh kecepatan disolusinya ketika digunakan secara oral.
Oleh karena itu sedikit peningkatan kecepatan disolusi seringkali mengakibatkan
peningkatan yang besar pada bioavailabilitasnya (Lodenberg dan Amidon, 2000).
Menurut persamaan Noyes-Whitney, kelarutan merupakan salah satu faktor penentu
kecepatan disolusi (Horter dan Dressman, 2001). Kelarutan bahan obat dapat diperbaiki
melalui modifikasi molekul secara kimia seperti pembentukan prodrug (Kawabata, 2011;
Monohanachandran, 2010; Stegemann et al., 2007; Blagden et al., 2007). Pendekatan
prodrug yang digunakan dapat disesuaikan dengan sifat-sifat fisikokimia, farmasetika,
biofarmasetika dan atau farmakokinetika senyawa obat yang akan diperbaiki (Rautioa et
al., 2008). Suatu prodrug dengan kelarutan besar dalam air memberikan kekuatan
pendorong (gradien konsentrasi) bagi senyawa obat
ketika diabsorbsi. Pembentukan
prodrug karbamazepin-asam amino memungkinkan karbamazepin dapat segera dilepas di
dalam tubuh oleh enzim-enzim peptidase yang terdapat dalam darah, hati dan jaringan lain
menjadi senyawa aktif karbamazepin (Stella et al., 2007). Pada bagian brush border
saluran cerna terjadi rekonversi prodrug
oleh enzim menjadi
senyawa induk yang
permeabel. Rekonversi prodrug yang cepat dalam saluran cerna akan membantu
memperbaiki keterbatasan absorbsi (Feisher et al., 1996).
Menurut Hildebrand, semakin dominan gugus polar dalam suatu senyawa maka
kelarutan dalam air akan semakin meningkat. Kemampuan suatu senyawa membentuk
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
ikatan hidrogen dengan molekul air merupakan faktor penentu kelarutan senyawa dalam
air. Dua pendekatan prodrug yang ditujukan untuk meningkatkan kelarutan senyawa sukar
larut dalam air
adalah dengan : (1) menurunkan titik lebur senyawa induk dengan
derivatisasi dan/atau (2) menambahkan promoiety polar/yang dapat terionkan pada senyawa
induk. Titik lebur senyawa merupakan manifestasi energi kisi kristal yang dipengaruhi oleh
bentuk padat senyawa dan oleh ikatan antarmolekul (Roche, 1987; Stella dan Nti-Addae,
2007; Sinko, 2011).
Karbamazepin merupakan senyawa trisiklik dengan NH asam yang mempunyai gugus
amida. Senyawa obat yang memiliki gugus NH asam dapat dibuat prodrug dengan
menghilangkan satu proton dari gugus tersebut. Hilangnya proton dari gugus NH asam
memberikan pengaruh besar terhadap energi kisi kristal, titik lebur, kelarutan, kecepatan
disolusi, dan permeabilitas. Fosphenytoin merupakan contoh prodrug yang berasal dari
senyawa NH asam dan memiliki gugus imida dengan kelarutan lebih besar daripada
senyawa induknya (Stella et al., 2007; Stegemann et al., 2007; Rautiob et al., 2008).
Asam amino merupakan promoeity polar yang digunakan secara luas untuk meningkatkan kelarutan senyawa obat seperti pada prodrug valacyclovir, midodrine, dan
cephalosporin (Deshmukh et al., 2010; Santos et al., 2009; Rautiob et al., 2008;
Steingrimsdottir et al., 2000). Satu proton NH asam karbamazepin yang digantikan oleh
gugus promoeity asam amino diharapkan mampu meningkatkan kelarutan karbamazepin.
Selain memberikan kelarutan yang baik dalam air, penggunaan asam amino sebagai
promoiety senyawa prodrug dapat segera diubah oleh enzim peptidase yang terdapat dalam
tubuh. Promoiety asam amino juga disukai karena dilepaskan secara alami sebagai
keutuhan non toksik saat terjadi perubahan bentuk dalam tubuh (Hemenway et al, 2010).
Asam amino glisin, alanin, dan lisin digunakan sebagai gugus promoeity dalam
penelitian ini. Glisin merupakan asam amino yang tidak memiliki rantai samping R, alanin
memiliki rantai samping gugus R non polar (CH3), dan lisin memiliki rantai samping
bersifat basa NH2(CH2)4 (Murray, 2008; Fessenden dan Fessenden, 1982). Ketiga asam
amino tersebut merupakan asam amino alifatik yang dapat membentuk ikatan hidrogen
dengan air. Kemampuan membentuk ikatan hidrogen pada senyawa tersebut berpotensi
dalam meningkatkan kelarutan dalam air. Pembentukan prodrug karbamazepin dengan
43
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
gugus promoeity asam amino dibuat dengan menambahkan carbodiimida. Carbodiimida
berperan dalam mengaktifkan gugus karboksil terhadap nukleofilik nitrogen. Salah satu
bentuk carbodiimida yang digunakan sebagai reagen kopling dalam larutan adalah
diisopropilkarbodiimida (DIC) (Benoiton, 2006). Karbamazepin mempunyai gugus amida
dalam struktur molekulnya sehingga dimungkinkan untuk bereaksi dengan gugus karboksil
dari asam amino. Sementara gugus karboksil dari asam amino bereaksi dengan gugus
amida dari karbamazepin, gugus amino dari asam amino harus dilindungi agar tidak ikut
bereaksi. Pada akhir proses pembuatan, pelindung gugus amino dari asam amino dilepas.
Gugus amida dari senyawa karbamazepin dalam media air secara alamiah dapat
berinteraksi dengan gugus karboksil dari asam amino membentuk ikatan hidrogen. Interaksi
antara senyawa karbamazepin dengan asam amino akan melemahkan ikatan karbamazepin
dan meningkatkan kemampuan pembasahan karbamazepin oleh media air. Peningkatan
pembasahan karbamazepin dalam campuran fisik karbamazepin dengan asam amino glisin,
alanin, atau lisin dapat meningkatkan kelarutan karbamazepin dalam air.
Berdasarkan teori dan penelitian yang telah dilakukan maka karbamazepin diperkirakan
dapat dibuat bentuk prodrug dengan promoeity glisin, alanin, atau lisin yang memiliki
kelarutan dan bioavailabilitas lebih baik daripada senyawa awal karbamazepin maupun
campuran fisiknya. Adapun kerangka konsep ilmiah dapat dilihat pada Gambar 3.1.
3.2 HIPOTESIS PENELITIAN
Berdasarkan kajian teori dan kerangka konseptual maka dapat disusun hipotesis penelitian
sebagai berikut :
1.Modifikasi senyawa prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino glisin,
alanin, atau lisin (PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, atau PD-KBZ-LIS) dapat dibuat dari
senyawa awal karbamazepin.
2.Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, atau PD-KBZ-LIS memperbaiki sifat
fisikokimia dengan meningkatkan kelarutan dan disolusi
karbamazepin serta
menurunkan nilai koefisien partisi.
44
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Karbamazepin (KBZ)
Antiepilepsi
Biopharmaceutics Classification System II :
Kelarutan rendah, permeabilitas baik
Asam amino (AA)
Mengandung gugus
karboksil dan amina
Larut dalam air
Tidak toksik
)
Gugus NH2 KBZ
membentuk ikatan
kovalen dengan
gugus COO- AA
Gugus NH2 dan C=O
membentuk ikatan
Hidrogen dengan gugus
COO- AA
Campuran Fisik (CF) KBZ-AA
Prodrug KBZ-AA
Struktur molekul berubah
Perubahan E kisi kristal
a.Titik lebur ↙
b.Kelarutan ↗
c.Koefisien Partisi ↙
in vitro
Struktur molekul KBZ
a.Titik Lebur 189-193 ºCa)
b.Kelarutan 120 μg/mLb)
c.Koefisien Partisi 2,45 b)
d.Polimorf
Struktur molekul tetap
E kisi kristal tidak berubah
a.Titik lebur berubah
b.Kelarutan ↗
c.Koefisien Partisi tetap
d.Polimorf dihidrat +
Kelarutan besar → gradien konsentrasi besar
gaya pendorong melewati lapisan difusi
Disolusi Prodrug KBZ-AA> CF-KBZ-AA > KBZ
Parameter farmakokinetik:tmaks, Cmaks, dan AUC
in vivo
Bioavailabilitas Prodrug KBZ-AA > CF-KBZ-AA > KBZ
Gambar 3.1. Kerangka Konsep Ilmiah Penelitian
Keterangan: a) Lund, 1994; b) Koester et al., 2006
45
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
3.Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, atau PD-KBZ-LIS memperbaiki
bioavailabilitas (mempersingkat tmaks, meningkatkan Cmaks dan AUC) karbamazepin.
46
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB IV
METODE PENELITIAN
4.1 JENIS DAN RANCANGAN PENELITIAN
Penelitian yang dilakukan merupakan penelitian eksperimental terdiri dari 3 tahap
penelitian. Kerangka operasional penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.1. Tahap pertama
adalah pembentukan senyawa prodrug karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino
glisin, alanin atau lisin dilanjutkan dengan identifikasi senyawa prodrug yang terbentuk.
Tahap kedua adalah melakukan uji sifat fisikokimia senyawa prodrug dibandingkan dengan
karbamazepin dan campuran fisiknya. Tahap ketiga adalah melakukan uji bioavailabilitas
senyawa prodrug dibandingkan dengan karbamazepin dan campuran fisiknya.
4.2 PENELITIAN TAHAP I
Penelitian tahap I adalah melakukan pembentukan senyawa prodrug dengan bahan awal
karbamazepin dan Boc-asam amino (Boc-Gli, Boc-Ala, dan Boc-Lis), kemudian dilakukan
identifikasi senyawa prodrug yang terbentuk.
4.2.1 Bahan Penelitian
Karbamazepin pharmaceutical grade (Mersifarma Tirmaku Mercusana Indonesia no.
Batch 09083044), Boc-Gli (Sigma-Aldrich), Boc-Ala (Sigma-Aldrich), Boc-Lis (SigmaAldrich), diisopropilkarbodiimida (DIC) (Sigma-Aldrich), diklorometana p.a (E. Merck),
metanol p.a (E. Merck), etanol p.a (E. Merck), etil asetat p.a (E.Merck), heksana p.a
(E.Merck), Na2SO4, KLT Silika gel GF254 dan aquadestilata.
4.2.2 Alat Penelitian
Seperangkat alat gelas, Differential Thermal Analyzer (DTA) Mettler Toledo,
spektrofotometer UV-Vis (Cary 50 Conc), spektrofotometer inframerah (FTIR) Jasco FTIR
5300, spektrometer RMI-1H dan 13C JEOL 400.
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
4.2.3 Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Fakultas Farmasi Unair dan ITD Unair.
Pembentukan prodrug senyawa KBZ-AA
a.
b.
c.
d.
Identifikasi senyawa prodrug :
a.KLT
b.Spektrofotometri UV
c.Spektrofotometri IR
d.Spektrometri RMI-1H
e.Spektrometri RMI-13C
Senyawa prodrug
PD-KBZ-GLI,
PD-KBZ-ALA,
PD-KBZ-LIS
Campuran Fisik
CF-KBZ-GLI,
CF-KBZ-ALA,
CF-KBZ-LIS
Karakterisasi sifat
fisikokimia :
a. Titik Lebur
b. Sifat Kristal
c. Uji kelarutan
d. Koefisien Partisi
e. Uji Disolusi
Uji
Bioavailabilitas
KBZ
Data
Analisis Hasil
Pembahasan
Kesimpulan
Tahap I
Tahap II
Tahap III
Gambar 4.1. Kerangka operasional penelitian
48
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
4.2.4 Prosedur Kerja
4.2.4.1. Identifikasi senyawa karbamazepin bahan penelitian
Karbamazepin bahan penelitian diidentifikasi secara organoleptis dan dilakukan
pemeriksaan dengan FTIR, DTA dan PXRD.
4.2.4.2. Pembentukan senyawa prodrug karbamazepin
Pembentukan senyawa prodrug diawali dengan mereaksikan KBZ dengan asam
amino dalam keadaan terproteksi (Boc) dan dilanjutkan dengan melepaskan Boc dari
senyawa prodrug KBZ-AA. Adapun prosedur pembuatannya sebagai berikut: sebanyak 15
mmol KBZ = 3,60 gram dan 15 mmol Boc-asam amino (Boc-gly = 2,63 g atau Boc-ala =
2,85 g atau Boc-lis = 3,69 g) dilarutkan dalam 60 mL pelarut campur metanol :
diklorometan (1:1). Larutan dimasukkan dalam waterbath berisi es dengan suhu 0 °C,
ditambahkan 15,5 mmol (6,3 mL) diisopropilkarbodiimida (DIC) tetes demi tetes selama 30
menit sambil diaduk dengan stirrer. Labu berisi larutan dikeluarkan, diaduk terus menerus
dengan stirrer pada suhu kamar selama 24 jam. Setelah diaduk, larutan ditambah Na2SO4
anhidrat dan disaring dengan penyaring Whatman. Kemudian filtrat diuapkan untuk
memisahkan hasil samping diisopropilurea (DIU). Padatan dicuci dengan 3 X 20 mL air
untuk menghilangkan sisa DIC, kemudian disaring. Filtrat diuapkan dan padatan yang
diperoleh dilarutkan dalam etanol panas 70% selama 10 menit untuk menghilangkan Boc.
4.2.4.3 Identifikasi Struktur Senyawa Prodrug
a. Pemeriksaan organoleptis
Senyawa prodrug diperiksa organoleptisnya meliputi bentuk, warna, bau dan rasa.
b.Kromatografi Lapis Tipis (KLT)
Pemeriksaan kualitatif dengan KLT dilakukan dengan cara senyawa dilarutkan dalam
etanol, sekitar 10 µL ditotolkan pada fase diam silika gel GF
254
yang telah dijenuhkan
dengan eluen dan dielusi dengan fase gerak beberapa campuran pelarut. Setelah selesai
lempeng diangkat dan dikeringkan. Noda diamati dengan lampu UV254 dan ditentukan
harga Rf.
49
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
c. Spektrofotometer UV-Vis
Sampel senyawa ditimbang dan dilarutkan dalam pelarut etanol p.a sehingga diperoleh
konsentrasi 10 mg/L. Bentuk spektrum dan panjang gelombang diamati pada panjang
gelombang maksimumnya dengan spektrofotometer UV-Vis.
d. Spektrofotometer Inframerah (IR)
Sekitar 10 mg sampel dibuat pellet dengan kalium bromida. Pelet ditekan dengan tekanan
8-9 ton sampai diperoleh pellet yang transparan. Spektrum absorban FTIR diukur pada
bilangan gelombang 4000-450 cm-1.
e. Spektrometer RMI-1H dan RMI-13C
Sejumlah sampel dilarutkan dalam CDCl3 sebagai pelarut dan TMS (tetrametilsilana)
sebagai standar internal. Kemudian
spektrum diamati dan diidentifikasi intensitas,
jumlah integrasi relatif, dan posisi daerah geseran kimia dari puncak-puncak proton
(atom H) dan geseran kimia dari puncak atom C.
4.3 PENELITIAN TAHAP II
Penelitian tahap II dilakukan uji sifat fisikokimia senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI, PDKBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS) dibandingkan dengan campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CFKBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS) dan senyawa awal KBZ. Pengujian meliputi titik lebur, sifat
kristal, kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi.
4.3.1 Variabel penelitian
Variabel bebas
: Jenis senyawa terdiri dari senyawa awal KBZ, senyawa prodrug
(PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS) dan campuran
Fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ- ALA, dan CF-KBZ-LIS)
Variabel kendali
: kondisi percobaan
Variabel tergantung : titik lebur, sifat kristal, kelarutan, disolusi dan koefisien partisi
50
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
4.3.2 Definisi operasional
Senyawa prodrug adalah senyawa hasil pembentukan yang berasal dari bahan awal
karbamazepin dan asam amino, disimbolkan sebagai PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA,
dan PD-KBZ-LIS.
Campuran fisik adalah campuran antara karbamazepin dengan asam amino dengan
perbandingan ekimolar (1:1) dan dicampur secara mekanik dengan mortir,
disimbolkan sebagai CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS.
Sifat kristal adalah sifat bahan padat dinyatakan melalui pola difraktogram dan habit
kristal.
Titik lebur adalah suhu saat padatan dan cairan murni berada dalam kesetimbangan
dinyatakan dalam ºC.
Kelarutan adalah kadar karbamazepin dalam keadaan jenuh dalam pelarut air suling, pH
6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC dan dinyatakan dalam konsentrasi (μg/mL).
Koefisien Partisi adalah kadar kesetimbangan karbamazepin dalam fase air dan fase
oktanol (1:1) pada suhu 37± 0,5°C dan dinyatakan dalam log P.
Disolusi adalah proses bahan obat karbamazepin terlarut dalam media disolusi air suling
pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 °C, dinyatakan sebagai efisiensi disolusi dalam 30
menit (ED30).
4.3.3 Bahan Penelitian
Karbamazepin pharmaceutical grade (Mersifarma Tirmaku Mercusana Indonesia no.
Batch 09083044), asam amino glisin, alanin, dan lisin yang diperoleh dari PT Ajinomoto,
senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS, oktanol p.a (E.Merck)
dan air suling..
4.3.4 Alat Penelitian
Seperangkat alat gelas laboratorium, shaker waterbath, alat uji disolusi Erweka DT-700,
Differential Thermal Analyzer (DTA) Mettler Toledo, spektrofotometer UV-Vis (Cary 50
Conc), spektrofotometer inframerah (FTIR) Jasco FTIR 5300, difraktometer PXRD
(Phillips X'Pert).
51
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
4.3.5 Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Fakultas Farmasi Unair dan Fakultas Tehnik Industri ITS.
4.3.6 Prosedur Kerja
a. Analisis Panas dengan Differential Thermal Analysis (DTA)
Sekitar 5 mg sampel ditimbang dan dimasukkan sel aluminium dan diletakkan pada
wadah sampel. Pemeriksaan dilakukan pada suhu 30-250 ºC dengan laju pemanasan
10⁰/menit.
b. Difraktogram Sinar X
Sampel digerus dalam mortar
sampai halus dan rata, lalu dimasukkan ke dalam
pengering hampa udara dengan pengering silika gel biru. Kemudian sampel dimasukkan
ke dalam sample holder dan dimasukkan ke dalam alat difraktogram sinar X.
Pengamatan dilakukan pada sudut 2θ dari 5⁰ sampai 40⁰, dengan kecepatan perubahan
sudut 0,01-0,02/detik.
c. Uji Kelarutan
i. Penentuan kelarutan jenuh karbamazepin
Ke dalam vial 10 mL dimasukkan 5 mL larutan air suling pH 6,8 ± 0,5 dan vial
diletakkan dalam waterbath shaker sampai suhu percobaan 37 ± 0,5 ⁰C. Ke dalam vial
dimasukkan karbamazepin sekitar 10 mg dan dilakukan pengocokan dengan kecepatan
200 rpm selama 1, 2, 3, 4, dan 5 jam. Pada setiap rentang waktu diambil 3 mL larutan
sampel
melalui
kertas
millipore
0,45
µ
dan
ditentukan
kadarnya
dengan
spektrofotometer UV pada λ maksimum.
ii. Penentuan Kelarutan Karbamazepin, Campuran Fisik dan Senyawa Prodrug
Percobaan dilakukan dengan cara yang sama seperti c.i. dengan pengocokan sampai terbentuk
larutan jenuh. Kadar karbamazepin bahan awal, campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA,
dan CF-KBZ-LIS) dan senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZLIS) ditentukan dengan spektrofotometer UV pada λ maksimum.
52
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
d. Uji Disolusi
Sejumlah sampel uji setara dengan 50 mg KBZ ditimbang, kemudian dimasukkan ke
dalam 900 mL media disolusi air suling pH 6,8 ± 0,05. Suhu media diatur pada 37 ±
0,5 °C, pengaduk tipe dayung diputar dengan kecepatan 75 rpm. Sebanyak 5 mL
sampel diambil pada menit ke- 5, 10, 15, dan 30 disaring dengan filter 0,45 μm dan
setiap pengambilan sampel ditambah 5 mL media disolusi ke dalam bejana. Kadar
karbamazepin ditentukan dengan menggunakan spektrofotometer UV pada λ
maksimum.
e. Uji koefisien partisi
Sejumlah volume larutan oktanol dengan larutan air suling pH 6,8 ± 0,05 dikocok
dengan stirer selama 30 menit dan dibiarkan semalam untuk mendapatkan larutan
oktanol jenuh air suling dan larutan air suling jenuh oktanol. Sampel uji dengan kadar
yang telah ditetapkan dimasukkan ke dalam vial yang
berisi 5 mL larutan jenuh
campuran air suling dan oktanol (1:1). Vial dimasukkan ke dalam shaker waterbath
yang diatur pada suhu 37 ± 0,5°C dikocok sampai tercapai kesetimbangan. Fase air
diambil dan kadar karbamazepin dalam larutan air ditentukan dengan menggunakan
spektrofotometer UV pada λ maksimum.
4.4 PENELITIAN TAHAP III
Penelitian tahap III dilakukan uji bioavailabilitas karbamazepin, campuran fisik
(CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS), dan senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI,
PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS). Uji dilakukan terhadap hewan coba kelinci dan kadar
sampel plasma uji ditetapkan dengan metode HPLC.
4.4.1 Variabel penelitian
Variabel bebas
: karbamazepin, campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan
CF-KBZ-LIS) dan senyawa prodrug (PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA,
dan PD-KBZ-LIS).
Variabel kendali
: strain kelinci, umur, jenis kelamin, berat badan, dan pakan kelinci.
53
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Variabel tergantung : parameter farmakokinetika (tmaks, Cmaks, dan AUC)
4.4.2 Definisi operasional
Bioavailabilitas adalah kecepatan dan jumlah karbamazepin mencapai sirkulasi sistemik
dan dinyatakan sebagai tmaks, Cmaks, dan Area Under Curve (AUC).
tmaks adalah waktu kadar puncak plasma yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mencapai
kadar obat maksimum dalam plasma dan dinyatakan dalam satuan waktu (jam).
Cmaks adalah kadar puncak plasma yaitu kadar maksimum obat dalam plasma
dan
dinyatakan dalam satuan kadar (μg/mL).
Area Under Curve (AUC) adalah jumlah obat yang terabsorbsi secara sistemik dan
dinyatakan dalam satuan kadar-waktu (μg jam/mL).
4.4.3 Bahan Penelitian
Karbamazepin pharmaceutical grade (Mersifarma Tirmaku Mercusana Indonesia no.
Batch 09083044), asam amino glisin, alanin, dan lisin diperoleh dari PT Ajinomoto,
senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS, hewan coba kelinci,
alkohol 70%, larutan injeksi heparin, Na EDTA, metanol pro HPLC dan aquabidestilata.
4.4.4 Alat Penelitian
Seperangkat alat laboratorium untuk uji bioavalabilitas, sentrifus Maximix II, vortex
Rotofix 32, mikropipet, seperangkat alat HPLC (UFLC Shimadzu LC-20AD) dengan
kolom C18 μ bondapak (Waters) ukuran 300 X 3,9 mm i.d sebagai fase diam.
4.4.5 Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Fakultas Farmasi Universitas Airlangga.
4.4.6 Prosedur Kerja
4.4.6.1 Prosedur Uji Bioavailabilitas
Uji bioavailabilitas dilakukan setelah mendapatkan ijin dari Komisi Etik Fakultas
Kedokteran Hewan Universitas Airlangga.
54
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Jumlah replikasi hewan coba dihitung dengan persamaan 4.1 (Supranto, 2000) :
(t - 1) (r - 1) ≥ 15
(7 - 1) (r - 1) ≥ 15
6 (r - 1) ≥ 15
(r – 1) ≥ 2,5
r ≥ 3,5
dengan
.........................................................(4.1)
t = treatment (perlakuan) dan r = replikasi
Berdasarkan rumus tersebut diperoleh replikasi minimal 4 ekor kelinci. Untuk
mengantisipasi unit perlakuan yang drop out ditambahkan faktor koreksi sebesar 10%,
sehingga replikasi dalam penelitian ini adalah 4,4. Dalam penelitian ini digunakan 5 ekor
kelinci per kelompok perlakuan. Rancangan uji bioavailabilitas digunakan
completely
randomized design. Dalam percobaan uji bioavailabilitas digunakan 5 ekor kelinci jantan
usia 1-1,5 tahun dengan berat badan 2,0 ± 0,5 kg. Prosedur pengambilan sampel plasma
darah adalah sebagai berikut. Kelinci dipuasakan 12 jam sebelum percobaan. Berat badan
kelinci ditimbang. Dosis dan volume suspensi diberikan 120 mg KBZ (0,5 mol KBZ) per
ekor kelinci dibuat suspensi dalam 10 mL air suling. Kelinci dimasukkan ke dalam kotak
kandang dan rambut telinganya dicukur, dicari vena marginalisnya. Sediaan suspensi
diberikan secara oral dengan bantuan kateter masuk ke esophagus (kateter dicek dengan
mencelupkan dalam beker berisi air, adanya gelembung menunjukkan posisi yang salah).
Pada periode tertentu (jam ke 0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, dan 12) sekitar 1 mL darah diambil dari
vena marginal telinga kelinci dengan menggunakan spuit injeksi. Sebelum spuit
disuntikkan, daerah yang akan disuntik diolesi Xylol terlebih dahulu, sedang spuit diberi
heparin. Sampel darah ditampung dalam tabung reaksi. Sampel disentrifus 30 menit dengan
kecepatan 3500 rpm, bagian plasma dipisahkan dan disimpan pada suhu -20 ºC sebelum
dianalisis kadarnya dengan metode HPLC.
4.4.6.2 Penetapan kadar karbamazepin dalam sampel darah dengan metode HPLC
a. Pembuatan larutan baku induk karbamazepin
Karbamazepin ditimbang 50,0 mg kemudian dilarutkan dalam 10,0 mL metanol. Baku
induk karbamazepin diperoleh kadar sebesar 5000 μg/mL.
55
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
b. Pembuatan larutan baku kerja karbamazepin
Larutan baku induk diencerkan dengan metanol sampai diperoleh larutan karbamazepin
dengan kadar 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 10,0; 20,0 μg/mL.
c. Penentuan selektivitas
Fase gerak yang digunakan dalam penelitian ini metanol : air. Perbandingan metanol :
air = 45 : 55; 50 : 50; 55 : 45 dibuat sebagai fase gerak dan dialirkan dengan beberapa
kecepatan alir. Dari berbagai perbandingan fase gerak dengan kecepatan alir tertentu
dipilih kondisi yang dapat memberikan puncak karbamazepin yang baik dengan Rt yang
singkat untuk digunakan dalam tahap analisis selanjutnya.
d. Penentuan linearitas
Larutan baku kerja dengan beberapa kadar disuntikkan, kemudian dicari korelasi antara
kadar dengan luas puncak yang diperoleh dengan menggunakan persamaan regresi
linear. Persamaan kurva baku yang diperoleh dipergunakan untuk menghitung kadar
karbamazepin dalam sampel darah.
e. Penentuan batas deteksi (LOD) dan batas kuantitasi (LOQ)
Larutan baku kerja dengan kadar paling kecil diencerkan hingga diperoleh 5 kadar
larutan baku kerja baru dan diberi perlakuan sama dengan penentuan linearitas.
Kemudian dibuat kurva regresi linear antara kadar larutan baku kerja tersebut dengan
area. Respon blanko diukur dan dihitung simpangan bakunya. Harga LOD/LOQ dihitung
dengan persamaan 4.2.
C
k.Sb
S ............................................................. (4.2)
dengan, C = kadar pada batas deteksi atau kuantitasi
k = konstante, batas deteksi = 3 dan batas kuantitasi = 10
Sb = Simpangan baku respon analitik blanko
S = slope
56
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
f. Perhitungan akurasi (% recovery)
Larutan baku kerja ditambahkan ke dalam sampel darah, kemudian dihitung luas puncak
yang diperoleh dengan persamaan kurva baku sehingga didapatkan kadar karbamazepin
yang diperoleh kembali dan % recovery dihitung dengan persamaan 4.3 sebagai berikut:
% Recovery =
(4.3)
kadar perolehan kembali
kadar sebenarnya
X 100 %
................................
g. Penentuan Presisi
Larutan baku kerja ditambahkan ke dalam sampel darah, kemudian dihitung luas puncak
yang diperoleh dengan persamaan kurva baku sehingga didapatkan kadar karbamazepin
yang diperoleh kembali dan nilai koefisien variasi (KV) dihitung dengan persamaan 4.4.
KV 
SD
X 100% ....................................................(4.4)
X
h. Penetapan kadar karbamazepin dalam darah
Kadar karbamazepin dalam cuplikan darah ditetapkan setelah dilakukan preparasi sampel
plasma darah. Filtrat hasil preparasi disaring kemudian disuntikkan sebanyak 20 μL ke
dalam alat HPLC. Luas Puncak yang diperoleh ditentukan kadarnya dengan
menggunakan persamaan kurva baku.
4.5. ANALISIS DATA
Senyawa prodrug KBZ-AA ditentukan kemurniannya dengan KLT dan
diidentifikasi dengan Spektrofotometer UV-Vis, Spektrofotometer FTIR, Spektrometer
RMI-1H dan RMI-13C. Karakterisasi fisik dilakukan dengan menggunakan DTA, PXRD
dan mikroskop optik. Hasil yang diperoleh dibandingkan dengan senyawa awal
karbamazepin dan dideskripsikan.
Analisis data uji kelarutan, uji disolusi, uji koefisien partisi dan uji bioavailabilitas
57
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
dilakukan pada α=0,05. Data berdistribusi normal dan bervarians homogen diuji dengan
menggunakan analisis varians (ANOVA) satu arah dan untuk mengetahui
perbedaan
bermakna antar perlakuan dilanjutkan dengan uji LSD. Data yang tidak berdistribusi
normal dianalisis dengan uji non parametrik Kruskal-Wallis dilanjutkan dengan uji MannWhitney.
58
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 PEMBENTUKAN SENYAWA PRODRUG
5.1.1 Identifikasi Senyawa Awal Karbamazepin
Tahap pertama dalam penelitian ini adalah identifikasi bahan penelitian
karbamazepin dengan melakukan karakterisasi bahan awal karbamazepin secara
organoleptis, analisis gugus fungsi dengan spektrofotometer Fourier Transform Infra
Red (FTIR), analisis panas menggunakan Differential Thermal Analysis (DTA) dan
analisis sifat kristal dengan Powder X-Ray Diffraction (PXRD) seperti dapat dilihat
pada Tabel 5.1.
Tabel 5.1 Identifikasi bahan penelitian karbamazepin
Pemeriksaan
Organoleptis
Hasil Pengamatan
Serbuk kristal
putih, tidak berbau,
tidak berasa.
Spektra FTIR
Bilangan
gelombang (cm-1) :
Pustaka
Putih atau hampir
putih, tidak berasa
sampai pahit, tidak
berbau 1)
Bilangan gelombang
(cm-1) 2)
3465 dan 3159
1677
1605; 1488
1384
Puncak endotermik
pada suhu 192,6
3467
1679
1606; 1491
1388
Puncak endotermik
pada suhu 189–1933)
Gugus-gugus :
N–H ulur amida
C=O ulur amida
C=C ulur aromatik
C-N ulur amida primer
Analisis titik lebur
dengan DTA (°C)
Difraktogram PXRD
2θ (º) :
14,44 ,20,35, 24,91, 15,36, 19,56, 25,0
27,25 dan 27,55
dan 27,47 4)
Keterangan :
1)Lund, 2004
2)AIST, 2006
3)
Moffat et al., 2004
4).
Grzesiak et al., 2003
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Karbamazepin yang digunakan dalam penelitian ini dilengkapi dengan sertifikat
analisis (Lampiran 1) menunjukkan kadar KBZ sebesar 99,6% dan dalam pengujian
yang dilakukan kadar KBZ dianggap sebesar 100,0%. Identifikasi dengan
spektrofotometer FTIR, spektrum inframerah sampel karbamazepin bahan penelitian
(Lampiran 2) menampilkan pita serapan gugus N-H ulur pada bilangan gelombang 3465
dan 3159 cm-1, pita serapan karbonil (-C=O) muncul pada bilangan gelombang 1677
cm-1, pada bilangan gelombang 1605 and 1594 cm-1 muncul pita serapan doublet diikuti
pada bilangan gelombang 1488 yang menunjukkan ikatan ulur -C=C- aromatik,
bilangan gelombang 1384 cm-1
menunjukkan ikatan -C-N, dan pita serapan C-H
aromatik muncul pada bilangan gelombang 766 cm-1 (Pavia, 1979). Pita serapan yang
muncul memberikan hasil yang identik dengan spektrum karbamazepin pustaka (AIST,
2006).
Identifikasi dengan menggunakan DTA bermanfaat untuk menentukan titik lebur
dan menegaskan bentuk kristal karbamazepin. Identifikasi bentuk kristal suatu senyawa
obat akan sangat bermanfaat dalam pengembangan bentuk sediaannya, karena bentuk
kristal yang berbeda dapat memberikan efek terapi berbeda dan berpengaruh terhadap
stabilitas formulasi. Identifikasi sampel penelitian karbamazepin dengan DTA
(Lampiran 2) menunjukkan termogram yang dicatat pada kecepatan 10º/menit
memberikan dua puncak endotermik. Puncak endotermik pertama pada suhu 171,2 ºC,
dan diikuti dengan puncak endotermik kedua yang tajam pada suhu 192,6 ºC. Puncak
endotermik pertama pada kedua termogram DTA tersebut merupakan titik lebur bentuk
III, dan puncak endotermik kedua merupakan titik lebur bentuk I (Grzesiak et al., 2003).
Bentuk I dan bentuk III dari karbamazepin merupakan pasangan polimorf enantiotrop.
Bentuk III karbamazepin stabil pada suhu kamar, sedangkan bentuk I stabil pada suhu
yang lebih tinggi. Karbamazepin merupakan senyawa yang memiliki empat bentuk
polimorf anhidrat dan satu bentuk hidrat. Hasil identifikasi karbamazepin bahan
penelitian dengan DTA menunjukkan termogram yang dimiliki adalah bentuk kristal
polimorf III (Grzesiak et al., 2003). Bentuk polimorf III merupakan bentuk
60
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
karbamazepin yang paling stabil secara termodinamika pada suhu kamar dan
mempunyai bioavailabilitas paling tinggi di antara semua bentuk polimorf
karbamazepin (Kipourus et al., 2006).
Difraksi sinar-X merupakan tehnik yang cukup kuat untuk identifikasi kristalinitas
bahan padat dan dapat digunakan untuk menentukan polimorf suatu bahan. Bentuk
kristal suatu senyawa akan menghasilkan pola difraktogram yang spesifik yang dapat
digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif bahan bentuk kristal (Depkes RI,
1995). Identifikasi dengan difraktometer sinar X (Lampiran 2), menunjukkan
karakteristik kristalin karbamazepin dan beberapa puncak intensitas yang tinggi pada 2θ:
14,44, 20,35, 24,91, 27,25 dan 27,55º. Puncak karakteristik difraktogram untuk bentuk
III menurut pustaka adalah pada 2θ: 15,36, 19,56, 25,0, dan 27,470 (Grzesiak et al.,
2003). Difraktogram karbamazepin bahan penelitian identik dengan karbamazepin
bentuk polimorf III menurut pustaka (Grzesiak et al., 2003; Rustichelli, 2000). Dari
hasil identifikasi bahan awal karbamazepin dengan FTIR, DTA dan PXRD
menunjukkan bahwa karbamazepin bahan penelitian merupakan bentuk kristal polimorf
III.
5.1.2 Hasil Senyawa Prodrug Karbamazepin
Pembentukan senyawa prodrug KBZ dengan gugus promoeity glisin, alanin, atau
lisin menghasilkan senyawa PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS dengan
struktur molekul seperti dapat dilihat pada Gambar 5.1. Hasil rendemen senyawa
prodrug diperoleh berturut-turut sebesar 47, 43, dan 16%. Senyawa prodrug
PD-KBZ-LIS menghasilkan rendemen paling kecil di antara ketiga senyawa yang
dibuat, karena asam amino lisin memiliki rantai samping paling panjang. Rantai
samping asam amino lisin yang panjang memberikan hambatan ruang ketika
direaksikan dengan KBZ.
Pembentukan senyawa prodrug terdiri dari dua tahap reaksi, sebagaimana dapat
dilihat pada Gambar 5.2 dan Gambar 5.3. Pada reaksi tahap pertama, asam amino
61
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
yang memiliki gugus amina dalam keadaan terproteksi dengan gugus t-butoksikarbonil
Karbamazepin
Glisin
PD-KBZ-GLI
Alanin
PD-KBZ-ALA
Lisin
PD-KBZ-LIS
Gambar 5.1 Struktur molekul senyawa awal KBZ, asam amino GLI, ALA, LIS dan
senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-LIS
62
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Mekanisme Reaksi Tahap I
DIC
Boc Ala
DIU
Gambar 5.2 Mekanisme reaksi tahap I
Keterangan :
Boc =
63
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Mekanisme Reaksi Tahap II
PD – KBZ - ALA
+ H+
t – butil karbonat
Gambar 5.3 Mekanisme reaksi tahap II
64
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
(Boc) bereaksi dengan diisopropilkarbodiimida (DIC) menghasilkan senyawa
karbokation. Tahap berikutnya adalah reaksi antara senyawa karbokation yang terbentuk
pada tahap pertama dengan karbamazepin menghasilkan senyawa karbamazepin-asam
amino dalam keadaan terproteksi Boc dengan hasil samping diisopropilurea (DIU) yang
larut air. Tahap selanjutnya adalah menghilangkan Boc pada gugus amina dari asam
amino, dilakukan dengan pemanasan selama 10 menit dalam pelarut etanol 70%
(Zinelaabidine et al., 2012).
Identifikasi secara organoleptis senyawa prodrug yang terbentuk dapat dilihat
pada Tabel 5.2 di bawah ini, ketiganya memiliki bentuk serbuk, berwarna putih, tidak
berasa dan tidak berbau.
Tabel 5.2. Organoleptis senyawa prodrug
Senyawa
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
Bentuk
Serbuk
Serbuk
Serbuk
Warna
Putih
Putih
Putih
Rasa
Pahit
Pahit
Pahit
Bau
Tidak berbau
Tidak Berbau
Tidak Berbau
5.1.3 Uji Kemurnian dengan Kromatografi Lapis Tipis (KLT)
Uji kemurnian senyawa prodrug dilakukan dengan kromatografi lapis tipis (KLT)
yaitu dengan menentukan nilai Rf ketiga senyawa prodrug yang terbentuk dibandingkan
senyawa awal karbamazepin dengan menggunakan empat macam pelarut elusi. Hasil
penentuan nilai Rf yang diamati dengan penampak noda sinar UV, dapat dilihat pada
Tabel 5.3.
Tabel 5.3 Nilai Rf senyawa karbamazepin dan senyawa prodrug
Nilai Rf Senyawa:
Macam Pelarut
KBZ
PD-KBZ-GLI PD-KBZ-ALA PD-KBZ-LIS
Kloroform : Etil asetat = 2:1
0,33
0,32
0,32
0,31
Kloroform : metanol = 3:1
0,26
0,29
0,29
0,29
Heksan : Etil asetat = 1:1
0,32
0,37
0,37
0,38
Heksan : Etil asetat = 1 : 5
0,71
0,73
0,73
0,73
65
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Ketiga senyawa prodrug yang dielusi dengan menggunakan empat macam pelarut
berbeda menunjukkan satu noda dengan nilai Rf yang tidak jauh berbeda dibandingkan
senyawa awal karbamazepin. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa uji dalam keadaan
murni. Untuk memastikan hasil uji kemurnian senyawa prodrug dengan menggunakan
KLT maka dilakukan penentuan titik lebur dengan menggunakan DTA. Gambar 5.5
dan lampiran 3 memperlihatkan termogram DTA senyawa prodrug menunjukkan satu
puncak endotermik dengan titik lebur lebih rendah daripada titik lebur senyawa awal
karbamazepin.
5.1.4 Identifikasi Senyawa Prodrug
Identifikasi struktur molekul senyawa prodrug dilakukan dengan spektra UV,
spektra FTIR,
H
NMR dan CNMR (Tabel 5.4 - 5.6 dan Lampiran 4-6). Penentuan
panjang gelombang (λ) maksimum ketiga senyawa prodrug memberikan nilai pada 285
(Lampiran 4). Nilai λmaks tersebut identik dengan λmaks KBZ. Substitusi senyawa asam
amino pada gugus amida KBZ tidak mengubah gugus kromofor senyawa induk
sehingga λmaks ketiga prodrug yang terbentuk tidak mengalami pergeseran dibandingkan
KBZ.
5.1.4.1. Senyawa prodrug karbamazepin-glisin (PD-KBZ-GLI)
Hasil identifikasi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI dapat dilihat pada Tabel. 5.4.
Tabel 5.4 Karakteristik spektra UV, FTIR, dan NMR senyawa PD-KBZ-GLI
Spektrum UV, λmaks (nm) 285 nm
dalam pelarut metanol
Spektrum FTIR, v (cm-1) 3483 (-N-H, amida 2º); 3341 dan 3151 (NH2, amina
dalam pellet KBr
1º); 2968 (Csp2 -H); 1683 (C=O imida); 1592 (-C=Caromatis); 1395 (-C-N- amida 1º)
H
Spektrum NMR, δ (ppm) 7,25-7,45 m (8 H, Ar-H), 6,89-6,93 d (2H, CH=CH,
dalam pelarut kloroform
J= 1,6 Hz), 4,60 s (2 H, NH2 urea), 4,05 s (1H, NH
imida)
C
Spektrum NMR, δ (ppm) 157,17 (C=O amida), 139,99 (C=C), 135,06
dalam pelarut kloroform
(CH=CH) 127,90-130,56 (C-Ar), 42,25 (CH2
alifatik), 23,57 (CH alifatik)
66
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Spektrum FTIR senyawa PD-KBZ-GLI menunjukkan pita pada daerah 3483 cm-1
menunjukkan senyawa amina sekunder. Gugus karbonil imida (CONHCO) pada spektra
IR terlihat pada bilangan gelombang 1683 cm-1 menunjukkan pergeseran dan pelebaran
puncak dibandingkan gugus karbonil karbamazepin pada bilangan gelombang 1677
cm-1 (Pavia, 1979). Hal ini didukung
H
NMR dengan signal satu puncak di daerah δ
= 4,05 ppm menunjukkan adanya 1 atom H singlet dari gugus imida (CONHCO)
ditunjang dengan hasil CNMR pada δ = 157, 17 ppm yang menunjukan (C=O amida).
Hasil DTA ditunjang dengan spektra FTIR dan NMR menunjukkan senyawa prodrug
PD-KBZ-GLI terbentuk.
5.1.4.2. Senyawa prodrug karbamazepin-alanin (PD-KBZ-ALA)
Hasil identifikasi senyawa PD-KBZ-ALA dapat dilihat pada Tabel. 5.5.
Tabel 5.5 Karakteristik spektra UV, FTIR, dan NMR senyawa PD-KBZ-ALA
Spektrum UV, λmaks (nm) 285 nm
dalam pelarut metanol
Spektrum FTIR, v (cm-1) 3465 (-N-H, amida 2º); 3341 dan 3158 (NH2, amina
dalam pellet KBr
1º); 3049 (Csp2-H); 2977 (Csp3-H) 1687 (C=O); 1593
(-C=C- aromatis); 1395 (-C-N- amida 1º)
H
Spektrum NMR, δ (ppm) 7,19-7,41 m (8H, Ar-H); 6,87-6,93 d (2H, CH=CH, J=1,6
Hz); 4,40 s (2H, NH2); 3,93 s (1H, NH imida); 3,73-3,77 k
dalam pelarut kloroform
(1H, CH, J= 5,3 Hz ); 1,07-1,22 d (6H, CH); 1,06-1,08, d
(3H, CH3, J = 8 Hz)
C
Spektrum NMR, δ (ppm) 157,01 (C=O amida); 140,36 (C=C); 127,89-129,68
(C-Ar); 42,30 (CH2 alifatik); 28,34 (CH3); dan 23,59
dalam pelarut kloroform
(CH alifatik)
Spektrum FTIR senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menunjukkan pita pada daerah
3465 cm-1 menunjukkan senyawa amina sekunder. Gugus karbonil imida (CONHCO)
pada spektra IR terlihat pada bilangan gelombang 1687 cm-1 menunjukkan pergeseran
dan pelebaran puncak dibandingkan gugus karbonil karbamazepin pada bilangan
gelombang 1677 cm-1 (Pavia, 1979). Hal ini didukung HNMR dengan signal satu puncak
67
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
di daerah δ = 3,93 ppm menunjukkan adanya 1 atom H singlet dari gugus imida
(CONHCO) ditunjang dengan hasil CNMR pada δ = 157, 01 ppm yang menunjukkan
(C=O amida). Hasil DTA ditunjang spektra IR dan NMR menunjukkan senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA terbentuk.
5.1.4.3. Senyawa prodrug karbamazepin-lisin (PD-KBZ-LIS)
Hasil identifikasi senyawa prodrug PD-KBZ-LIS dapat dilihat pada Tabel. 5.6.
Tabel 5.6 Karakteristik spektra UV, FTIR, dan NMR senyawa PD-KBZ-LIS
Spektrum UV, λmaks (nm) 285 nm
dalam pelarut metanol
Spektrum FTIR, v (cm-1) 3439 (-N-H, amida 2º); 3342 dan 3159 (NH2, amina
dalam pellet KBr
1º); 3970 (Csp2-H); 1682 (C=O); 1594 (-C=Caromatis); 1390 (-C-N- amida 1º).
H
Spektrum NMR, δ (ppm) 7,24-7,47 m (8H, Ar-H); 6,70-6,76 d (2H, CH=CH,
dalam pelarut kloroform
J=1,6 Hz); 4,57-4,58 s (2H, NH2); 4,05 s (1H, NH
imida), 3,77-3,82 k (1H, CH, J = 6,7 Hz ), 1,37 s (2H,
NH2); 1,10-1,12 k (4H, CH2, J =2,7 HZ), 1,14-1,18 t
(4H, CH2, J = 8 Hz)
C
Spektrum NMR, δ (ppm) 157,14
(C=O amida); 140,05 (C=C); 135,06
dalam pelarut kloroform
(CH=CH); 127,88-129,67 (C-Ar); 42,22
(CH2
alifatik). 20,86-28,40 (CH alifatik)
Spektrum FTIR senyawa prodrug PD-KBZ-LIS menunjukkan pita pada daerah
3439 cm-1 menunjukkan senyawa amina sekunder. Hal ini didukung HNMR dengan satu
puncak di daerah δ = 4,05 ppm menunjukkan adanya 1 atom H singlet dari gugus imida
(CONHCO) ditunjang dengan hasil CNMR pada δ = 157, 14 ppm yang menunjukan
(C=O amida). Gugus karbonil imida (CONHCO) pada spektra IR terlihat pada bilangan
gelombang 1682 cm-1 menunjukkan pergeseran dan pelebaran puncak dibandingkan
gugus karbonil karbamazepin pada bilangan gelombang 1677 cm-1. Adanya gugus
(CH3)4 asam amino lisin terlihat pada hasil HNMR pada pergeseran kimia = 1,14-1,18
ppm dan CNMR pada pergeseran kimia = 28,40. Rantai samping NH2 terlihat pada hasil
68
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
H
NMR pada pergeseran kimia = 1,37 ppm (Pavia, 1979). Hasil DTA ditunjang spektra
IR dan NMR menunjukkan senyawa prodrug PD-KBZ-LIS terbentuk.
Berdasarkan identifikasi struktur molekul senyawa dengan menggunakan spektra
UV, FTIR dan NMR dapat disimpulkan bahwa ketiga senyawa prodrug telah terbentuk
sesuai dengan yang dirancangkan.
5.2 KARAKTERISASI SIFAT FISIKOKIMIA
Modifikasi senyawa karbamazepin dengan asam amino glisin, alanin atau lisin
membentuk prodrug karbamazepin-asam amino dapat mengubah sifat fisikokimia
karbamazepin. Perubahan sifat fisikokimia diamati terhadap titik lebur, sifat kristal,
kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi.
5.2.1 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan Differential Thermal Analysis (DTA)
Termogram DTA senyawa prodrug karbamazepin-asam amino dapat dilihat pada
Tabel 5.7 dan Lampiran 3. Ketiga senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan
PD-KBZ-LIS memperlihatkan satu puncak endotermik dengan suhu lebih rendah
daripada puncak endotermik senyawa awal karbamazepin.
Tabel 5.7 Titik lebur senyawa prodrug dan campuran fisik
Senyawa
KBZ-GLI
KBZ-ALA
KBZ-LIS
Puncak endotermik (ºC)
Prodrug (PD)
Campuran Fisik (CF)
188,8
174,7, 192,3, dan 231,2
179,6
174,3 dan 191,6
183,7
173,3, 191,0 dan 232,0
Interaksi karbamazepin dengan senyawa asam amino membentuk ikatan kovalen
pada posisi gugus amida karbamazepin menyebabkan hilangnya satu proton (H).
Menurut Stella et al. (2007), hilangnya satu proton pada gugus NH fenitoin
menyebabkan perubahan energi kisi kristal senyawa yang akan mengubah kelarutan,
69
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
disolusi, dan permeabilitas. Titik lebur suatu senyawa dipengaruhi oleh ikatan gaya
antarmolekul. Senyawa yang terikat oleh gaya-gaya yang lemah umumnya memiliki
panas peleburan dan titik lebur lebih rendah rendah (Sinko, 2011).
Substitusi gugus NH2 amida karbamazepin dengan gugus karboksil dari senyawa
asam amino glisin, alanin, atau lisin mengubah packing senyawa prodrug
karbamazepin. Perubahan packing senyawa prodrug menurunkan energi kisi kristal
sehingga terjadi penurunan titik lebur (Stella et al., 2011). Asam amino glisin, alanin,
dan lisin yang digunakan sebagai gugus promoeity dalam pembentukan senyawa
prodrug merupakan senyawa asam amino alifatik rantai lurus memiliki 2 atom karbon
(C) dengan perbedaan pada rantai sampingnya.
Gambar 5.4 Termogram DTA KBZ (A), PD-KBZ-GLI (B), PD-KBZ-ALA (C),
PD-KBZ-LIS (D)
Senyawa asam amino mempunyai gugus karboksil pada struktur molekulnya.
Senyawa asam karboksilat yang memiliki jumlah atom karbon genap akan membentuk
packing kristal simetris yang memperkuat gaya antarmolekul dalam senyawa (Sinko,
2011). Perbedaan titik lebur pada ketiga senyawa prodrug yang terbentuk dipengaruhi
oleh keberadaan rantai samping gugus promoeity pembentuknya. Senyawa glisin tidak
memiliki rantai samping, senyawa alanin memiliki rantai samping gugus CH3 dan
senyawa lisin memiliki rantai samping gugus butilamin ((CH2)4NH2). Senyawa yang
70
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
memiliki rantai karbon semakin panjang pada umumnya suhu leburnya semakin tinggi
(Sinko, 2011).
Perbandingan termogram KBZ dengan senyawa prodrug dapat dilihat pada
Gambar 5.4. Senyawa PD-KBZ-GLI memiliki titik lebur sebesar 188,8 ºC lebih tinggi
dibandingkan titik lebur senyawa PD-KBZ-LIS sebesar 183,7 ºC dan senyawa
PD-KBZ-ALA memiliki titik lebur paling rendah di antara ketiga senyawa prodrug
sebesar 179,6 ºC.
Rantai samping butil amin pada senyawa lisin melemahkan packing kristal
senyawa PD-KBZ-LIS sehingga menurunkan gaya antarmolekul dalam senyawa.
Senyawa lisin memiliki rantai karbon lebih panjang daripada senyawa alanin. Rantai
karbon yang dimiliki lisin lebih panjang sehingga memperkuat packing kristal. Hal ini
menyebabkan titik lebur senyawa PD-KBZ-LIS lebih tinggi daripada titik lebur
PD-KBZ-ALA. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI yang memiliki gugus promoeity glisin
memiliki titik lebur paling tinggi di antara ketiga senyawa prodrug yang dibuat. Hal ini
dikarenakan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI dengan atom H pada gugus glisin
memiliki kemampuan memecah packing kristal lebih rendah sehingga titik leburnya
lebih tinggi dibandingkan dua senyawa prodrug lainnya.
Titik lebur merupakan salah satu faktor yang memengaruhi kelarutan suatu senyawa.
Guttman dan Higuchi meneliti hubungan antara titik lebur dengan kelarutan. Hasil
penelitian menunjukkan kelarutan seperti halnya titik lebur juga dipengaruhi oleh
struktur molekul senyawa (Sinko, 2011). Titik lebur senyawa prodrug PD-KBZ-GLI,
PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS yang lebih rendah daripada titik lebur senyawa awal
KBZ menunjukkan pelemahan ikatan antarmolekul pada senyawa baru. Perubahan titik
lebur pada senyawa prodrug dibandingkan dengan senyawa awal karbamazepin akan
berkontribusi dalam peningkatan kelarutannya (Sinko, 2011).
5.2.2 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan PXRD
Tahap selanjutnya adalah melihat sifat kristal ketiga senyawa prodrug dengan
71
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
menggunakan PXRD dan hasil difraktogram dapat dilihat pada Gambar 5.5, Tabel 5.8
dan Lampiran 7.
Gambar 5.5 Perbandingan difraktogram KBZ(A), PD-KBZ-GLI (B),
PD-KBZ-ALA (C), dan PD-KBZ-LIS (D)
Tabel 5.8 Karakteristik difraktogram karbamazepin dan senyawa prodrug
KBZ
13,07 (93,80)
14,99 (65,91)
15,32 (100,00)
15,85 (74,29)
24,95 (84,58)
27,59 (61,64)
2 θ (º) dan Intensitas Relatif (%)
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
6,29 (85,14)
8,88 (87,16)
12,32 (100,00)
9,00 (83,64)
12,90 (99,66)
12,81 (100,00)
13,29 (77,11)
12,97 (78,82)
18,39 (68,99)
19,58 (59,10)
19,98 (92,18)
20,09 (71,69)
22,88 (59,37)
PD-KBZ-LIS
8,99 (45,97)
12,30 (100,00)
18,47 (15,74)
24,71 (13,20)
72
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Senyawa awal karbamazepin menunjukkan puncak difraksi polimorf bentuk III
(P-monokilinik) pada 2θ: 14,44, 20,35, 24,91, 27,25 dan 27,55º yang dapat
dibandingkan dengan puncak difraksi pustaka (Grzesiak et al., 2003; Rustichelli et al.,
2000).
Difraktogram
senyawa
prodrug
PD-KBZ-GLI,
PD-KBZ-ALA,
dan
PD-KBZ-LIS menunjukkan puncak difraksi dengan intensitas tinggi pada sudut 2θ yang
berbeda dari senyawa awal karbamazepin. Adanya puncak-puncak tajam pada sudut 2θ
ketiga senyawa prodrug menunjukkan bahwa ketiga senyawa tersebut merupakan
bentuk kristal. Pola difraksi yang berbeda pada senyawa prodrug dibandingkan pola
difraksi senyawa awal karbamazepin menunjukkan terjadi perubahan struktur internal
pada senyawa prodrug.
Perbedan intensitas ini dapat disebabkan karena perubahan
derajat kristalinitas, ukuran partikel, orientasi, dan habit kristal. Tingginya intensitas
menunjukkan banyaknya kisi yang tersusun dalam keteraturan pada sudut 2θ tersebut
(Grzesiak et al., 2003; Rustichelli et al., 2000; Depkes RI, 1995).
Berdasarkan hasil difraktogram PXRD diketahui ketiga senyawa prodrug
menunjukkan struktur internal yang berbeda dari senyawa awal KBZ. Fakta ini juga
didukung oleh hasil termogram DTA yaitu ketiga senyawa prodrug menunjukkan
penurunan titik lebur dari senyawa KBZ. Perubahan ikatan dalam struktur molekul
ketiga senyawa prodrug menyebabkan perubahan energi kisi kristal yang ditampakkan
dari difraktogram dan titik lebur yang berbeda dari senyawa awal KBZ (Mahalaxmi et
al., 2009; Sehic, 2008). Selain struktur internal, suatu senyawa yang berbeda dapat
diidentifikasi dari struktur eksternal dengan menggunakan mikroskop.
5.2.3 Karakterisasi Senyawa Prodrug dengan Mikroskop
Struktur eksternal suatu bahan menunjukkan habit kristal yang menggambarkan
bentuk kristal dalam istilah umum. Gambar 5.6 menunjukkan perubahan struktur
eksternal dan ukuran kristal ketiga senyawa prodrug dibandingkan senyawa awal
karbamazepin. Gambar mikrofoto tersebut menunjukkan karbamazepin memiliki habit
kristal prisma dengan ukuran lebih kecil daripada ketiga senyawa prodrug.
73
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
A
C
B
D
Gambar 5.6 Mikrofoto senyawa awal KBZ (A), PD-KBZ-GLI (B), PD-KBZ-ALA (C)
dan PD-KBZ-LIS (D) dengan mikroskop optik pembesaran 40 kali
Habit kristal senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS
berturut-turut memiliki bentuk jarum, bilah dan plate. Perubahan struktur internal yang
ditunjukkan dengan pola difraktogram dan struktur eksternal yang ditunjukkan dengan
habit kristal dari ketiga senyawa prodrug akan berpengaruh terhadap kelarutannya
(Sehic, 2008).
5.2.4 Kelarutan
Tahap
berikutnya
adalah
karakterisasi
sifat
kelarutan
senyawa
prodrug
karbamazepin asam-amino dibandingkan dengan senyawa awal karbamazepin dan
campuran fisik karbamazepin-asam amino. Kelarutan senyawa obat merupakan salah
satu sifat fisikokimia yang paling penting, oleh karena bioavailabilitas obat yang
digunakan secara oral sangat tergantung pada kelarutannya dalam saluran cerna dan
permeabilitasnya melalui membran sel. Selain itu kelarutan obat juga berperan dalam
pengembangan bentuk sediaan farmasi (Faller dan Ertl, 2007). Kelarutan merupakan
fenomena terlarutnya padatan dalam fase cair untuk mendapatkan sistem homogen.
Kelarutan suatu bahan tercapai ketika terjadi kesetimbangan antara fase padat dan fase
cair pada suhu dan tekanan tertentu (Sinko, 2011).
74
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
5.2.4.1 Metode penetapan kadar karbamazepin dalam larutan
Kadar karbamazepin terlarut dalam media air ditentukan dengan metode
spektrofotometri UV pada λ maksimumnya. Penentuan λ maksimum dilakukan dengan
mengukur absorbansi larutan karbamazepin kadar 10 μg/mL pada rentang panjang
gelombang 200 - 400 nm. Hasil pengamatan penentuan panjang gelombang maksimum
karbamazepin dan campuran fisik CF-KBZ-AA diperoleh λ maksimum pada 285 nm.
Hasil pengukuran kurva kalibrasi baku kerja larutan karbamazepin pada rentang kadar 1
- 30 μg/mL diperoleh persamaan regresi y = 0,0526 x + 0,0100 dengan nilai koefisien
korelasi (r) sebesar = 0,9998 (Lampiran 8).
Langkah selanjutnya adalah menentukan λmaks dan linearitas kurva baku dari
masing-masing senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS.
Penentuan panjang gelombang maksimum ketiganya menunjukkan nilai λmaks yang
sama dengan karbamazepin yaitu sebesar 285 nm. . Hasil penentuan linearitas kurva
baku ketiga senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS
berturut-turut y = 0,0183 x + 0,0080 (r =0,9999), y = 0,0160 x + 0,0111 ( r = 1,0000),
dan y = 0,0199 x + 0,0272 (r = 0,9992) (Lampiran 9).
5.2.4.2 Kelarutan senyawa prodrug dan campuran fisik
Karbamazepin merupakan senyawa obat yang memiliki kelarutan dalam air
rendah. Kelarutan senyawa obat dalam air yang rendah disebabkan oleh lipofilisitas
senyawa yang tinggi dan interaksi intermolekul yang kuat sehingga memerlukan energi
yang tinggi untuk melarut (Faller dan Ertl, 2007). Hasil penelitian kelarutan KBZ,
PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05
pada suhu 37 ± 0,5 ºC berturut-turut diperoleh sebesar 278,62, 841,71, 958,44 dan
822,86 (μg/mL) atau kadar KBZ dalam ketiga bentuk prodrug berturut-turut sebesar
677,95, 748,38 dan 533,44 (μg/mL).
75
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.7 Histogram kelarutan KBZ (μg/mL) ± SE dalam senyawa prodrug dan
campuran fisik dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 pada
suhu 37 ± 0,5 ºC
Kelarutan KBZ dalam media air suling ditentukan setelah 5 jam yaitu setelah
tercapai kesetimbangan antara fase terlarut dan fase padat KBZ. Penentuan kelarutan
KBZ dalam masing-masing perlakuan dilakukan dengan 3 (tiga) kali pengukuran. Hasil
uji kelarutan KBZ dalam senyawa prodrug dan campuran fisik dapat dilihat pada
Gambar 5.7. Berdasarkan uji statistik dengan Anova satu arah pada derajat
kepercayaan α = 0,05 (Tabel 5.9 dan Lampiran 11), diketahui terdapat perbedaan
kelarutan antara senyawa prodrug dengan senyawa awal KBZ dan campuran fisiknya.
Untuk mengetahui pasangan perlakuan yang memberikan perbedaan bermakna
dilanjutkan uji LSD.
Hasil uji LSD menunjukkan bahwa kelarutan senyawa prodrug meningkat
bermakna dibandingkan dengan senyawa awal karbamazepin maupun campuran
fisiknya. Kelarutan campuran fisik CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA tidak berbeda
bermakna
dibandingkan
senyawa
awal
KBZ.
Kelarutan
senyawa
prodrug
PD-KBZ-ALA memberikan peningkatan bermakna dibandingkan dengan senyawa
prodrug PD-KBZ-GLI dan PD-KBZ-LIS sedangkan senyawa PD-KBZ-GLI meningkat
bermakna terhadap PD-KBZ-LIS. Peningkatan kelarutan paling tinggi terdapat pada
senyawa prodrug PD-KBZ-ALA mencapai kadar 748,38 (μg/mL).
76
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 5.9 Hasil Anova satu arah untuk mengetahui pengaruh jenis senyawa
terhadap kelarutan KBZ dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05
suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)
Jenis senyawa
N
Rerata kadar
Anova
KBZ (μg/mL) ±
Hasil
Kesimpulan
SE
KBZ
3
278,62 ± 3,84 a
PD-KBZ-GLI
3
677,95 ± 7,94 b
Beda
PD-KBZ-ALA
3
748,38 ± 8,15 c F=920,539
d
p=
0,000
bermakna
PD-KBZ-LIS
3
533,44 ± 2,22
CF-KBZ-GLI
3
258,68 ± 7,69 a
CF-KBZ-ALA
3
266,43 ± 7,60 a
CF-KBZ-LIS
3
301,10 ± 8,64 e
Total
21
Keterangan: abcde superscript huruf yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar kelompok
Kelarutan suatu senyawa dipengaruhi oleh sifat alamiah senyawa terlarut, pelarut
yang digunakan dan kondisi proses melarut. Proses melarut dapat terjadi bila senyawa
terlarut dan pelarut berinteraksi sedemikian sehingga interaksi tersebut dapat mengatasi
gaya tarik menarik antara molekul terlarut dengan pelarut. Struktur molekul senyawa
terlarut merupakan salah satu sifat alamiah yang berperan dalam kelarutan (Sinko, 2011;
Shargel et al., 2005).
Interaksi yang terjadi antara gugus karboksil (C=O) dari asam amino glisin, alanin
atau lisin dengan gugus amida (NH2) karbamazepin secara kovalen membentuk ikatan
serupa peptida. Gambar 5.8 memperlihatkan perbandingan spektra inframerah KBZ
dengan senyawa prodrug yang menunjukkan telah terjadi pergeseran pita NH2 amida
pada bilangan gelombang 3465 cm-1 dan pita C=O pada bilangan gelombang 1677 cm-1.
Pergeseran pita yang terjadi menunjukkan telah terjadi interaksi antara KBZ dengan
asam amino penyusunnya. Interaksi tersebut menghasilkan senyawa prodrug yang
berperan dalam meningkatkan kelarutan karbamazepin. Ikatan kovalen merupakan
ikatan kuat dengan energi ikatan berkisar antara 50-150 kkal/mol (Sinko, 2011).
Kekuatan ikatan antara karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino glisin,
alanin, atau lisin mencegah lepasnya senyawa induk karbamazepin dari senyawa baru
yang terbentuk.
77
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Struktur molekul senyawa baru prodrug mengandung asam amino. Senyawa baru
prodrug memiliki gugus C=O dari imida dan gugus NH2 yang dapat berinteraksi dengan
molekul air membentuk ikatan hidrogen. Kemampuan senyawa prodrug membentuk
ikatan hidrogen akan meningkatkan kelarutannya dalam air (Sinko, 2011).
90.0
85
80
A
75
70
85.0
65
80
%T 60
75
B
70
55
65
50
60
45
55
75.0
50
40
70
%T 45
35.0
4065
4000.0
3000
2000
3000
2000
35
60
30
cm-1
1500
1000
450.0
1500
1000
450.0
C
2555
20
80.0
50
%T15
80.0
10.04575
4000.0
75
4070
cm-1
35
70
65
D
30
65
60
25.0
%T60
55
4000.0
%T
3000
2000
55
50
cm-1
1500
1000
450.0
50
45
45
40
40
35.0
35.0
4000.0
4000.0
Gambar 5.8
3000
3000
2000
2000
cm-1
cm-1
1500
1500
1000
1000
450.0
450.0
Perbandingan spektra FTIR KBZ (A), PD-KBZ-GLI (B),
PD-KBZ-ALA (C), dan PD-KBZ-LIS (D)
Selain itu asam amino merupakan senyawa yang mengandung gugus basa amina
dan gugus asam karboksilat. Pada pH fisiologi 7,35-7,45, gugus karboksilat (COO-)
terdeprotonasi dan berada dalam bentuk anion karboksilat sementara gugus amina (NH2)
terprotonasi dan berada dalam bentuk kation aminium. Dalam larutan air, asam amino
terutama dalam bentuk ion dipolar atau zwitterion (Murry, 2008). Asam amino memiliki
gugus karboksil (C=O) dan amina (NH2) yang bersifat polar sehingga dapat berinteraksi
dengan molekul air membentuk ikatan hidrogen. Kemampuan senyawa prodrug
78
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air mengakibatkan peningkatan
kelarutannya dibandingkan senyawa awal KBZ maupun campuran fisiknya.
Selain kemampuan senyawa prodrug membentuk ikatan hidrogen dengan molekul
air yang lebih besar dibandingkan senyawa KBZ dan campuran fisiknya, juga diketahui
bahwa titik lebur senyawa prodrug lebih rendah daripada KBZ. Titik lebur suatu
senyawa dapat merupakan prediksi kelarutan senyawa. Titik lebur senyawa yang lebih
rendah mengindikasikan ikatan antarmolekul dalam senyawa juga rendah, sehingga
molekul lebih mudah dilepas dalam pelarut. Akan tetapi titik lebur bukan merupakan
satu-satunya faktor penentu kelarutan (Suwaldi, 1987, Sinko, 2011, Yalkowsky, 1981).
Proses melarut merupakan proses kompleks yang dipengaruhi oleh beberapa faktor.
Selain struktur molekul, kemampuan senyawa memecah struktur air juga berperan
dalam kelarutan. Struktur air digambarkan sebagai struktur rongga karena adanya ikatan
hidrogen. Pembentukan ikatan hidrogen akan diikuti dengan pembentukan ikatan
hidrogen lainnya, demikian juga pemutusan ikatan hidrogen akan diikuti dengan
pemutusan ikatan hidrogen lainnya. Pembentukan dan pemutusan ikatan hidrogen
terjadi secara berkesinambungan dan bersifat temporer (Florence dan Attwood, 2006).
Hasil
penelitian
menunjukkan
kelarutan
KBZ
dalam
senyawa
prodrug
PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-GLI, dan PD-KBZ-LIS berturut-turut sebesar 748,38, 677,95
dan 533,44 μg/mL atau sebesar 3,12 mM, 2,87 mM, dan 2,26 mM. Kelarutan senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA lebih besar daripada senyawa PD-KBZ-GLI maupun
PD-KBZ-LIS. Hal ini disebabkan karena senyawa PD-KBZ-ALA mampu memecah
struktur air akibat interaksi hidrofobik. Struktur molekul PD-KBZ-ALA mengandung
asam amino alanin. Rantai samping asam amino alanin terdapat gugus metil yang
bersifat
nonpolar.
Interaksi
hidrofobik
disukai
secara
termodinamik
karena
meningkatnya entropi atau ketidakteraturan molekul air akan menyertai asosiasi
molekul nonpolar yang menekan air keluar (Sinko, 2011).
Hansch et al. (Yawkolsky, 1981 dan Sinko 2011) menghubungkan kelarutan suatu
senyawa dengan titik lebur dan koefisien partisi melalui persamaan 2.1. Dari persamaan
79
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
tersebut diketahui bahwa perubahan kelarutan suatu senyawa dapat dikaitkan dengan
perubahan koefisien partisi dan titik lebur. Dengan menggunakan rumus tersebut
dibandingkan hasil penelitian yang dilakukan dapat dibuat perbandingan seperti tertera
pada Tabel 5.10.
Tabel 5.10.
Senyawa
Perbandingan prediksi kelarutan dengan kelarutan hasil penelitian
Titik Lebur
(ºC)
log Koefisien
Partisi
Kelarutan (mM)
Prediksi
Hasil penelitian
PD-KBZ-GLI
188,8
1,22
0,17
2,87
PD-KBZ-ALA
179,6
1,89
0,20
3,12
PD-KBZ-LIS
183,7
1,13
0,14
2,26
Berdasarkan perhitungan dengan rumus 2.1. diketahui bahwa senyawa prodrug
PD-KBZ-ALA memiliki kelarutan lebih tinggi dibandingkan PD-KBZ-GLI dan
kelarutan PD-KBZ-GLI lebih tinggi daripada PD-KBZ-LIS. Prediksi urutan kelarutan
senyawa prodrug dengan persamaan 2.1 sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan
(Tabel 5.10). Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa selain struktur molekul, titik
lebur, dan koefisien partisi memberikan kontribusi dalam kelarutan suatu senyawa. Oleh
karena itu dapat memberikan penjelasan kelarutan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA
yang lebih tinggi daripada dua senyawa prodrug lainnya (PD-KBZ-GLI dan
PD-KBZ-LIS).
Perbandingan hasil uji kelarutan karbamazepin dalam campuran fisik dan senyawa
prodrug
pada Gambar 5.7 dan Tabel 5.9 menunjukkan bahwa kelarutan senyawa
prodrug lebih besar dibandingkan kelarutan campuran fisiknya. Hasil penelitian
menunjukkan kelarutan KBZ, campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan
CF-KBZ-LIS dalam pelarut air suling diperoleh berturut-turut sebesar 278,62, 258,77,
266,40 dan 301,10 μg/mL atau sebesar 1,17, 1,10, 1,13, dan 1,27 mM. Dari hasil
statistik dengan menggunakan Anova yang dilanjutkan dengan uji LSD pada derajat
kepercayaan 95 % diketahui bahwa kelarutan campuran fisik CF-KBZ-GLI dan
80
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
CF-KBZ-ALA tidak berbeda bermakna dibandingkan senyawa awal KBZ, akan tetapi
kelarutan
campuran
fisik
CF-KBZ-LIS
menunjukkan
peningkatan
bermakna
dibandingkan kelarutan senyawa awal KBZ dan dua campuran fisik lainnya
(CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA).
Asam amino merupakan senyawa yang mudah larut dalam air. Struktur molekul
asam amino mengandung gugus karboksil dan gugus amina yang dapat membentuk
ikatan hidrogen dengan molekul air. Kemampuan asam amino membentuk ikatan
hidrogen dengan molekul air merupakan salah satu faktor yang menyebabkan asam
amino mudah larut dalam air. Dalam media air, atom O dari gugus karboksil asam
amino dapat berinteraksi dengan atom H dari gugus amida karbamazepin. Interaksi yang
terjadi antara karbamazepin dengan asam amino dalam bentuk campuran fisik karena
kemampuan kedua senyawa membentuk ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen memiliki
energi ikatan berkisar antara 2 - 8 kkal/mol. Interaksi antara kedua senyawa dengan
melibatkan ikatan hidrogen tersebut mampu menurunkan sudut kontak antara
karbamazepin dengan air dan meningkatkan pembasahan sehingga dapat meningkatkan
kelarutan karbamazepin dalam air. Namun karena ikatan hidrogen merupakan ikatan
relatif lemah, maka ikatan tersebut mudah putus dengan adanya gangguan pada
lingkungan air (Sinko, 2011).
Hasil penelitian menunjukkan campuran fisik CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA
tidak mampu meningkatkan kelarutan karbamazepin secara bermakna. Penentuan
kelarutan KBZ dilakukan setelah terbentuk kelarutan jenuh melalui pengocokan selama
5 jam. Selama waktu pengocokan, campuran fisik (CF-KBZ-AA) dalam media air dapat
lepas menjadi komponen penyusunnya yaitu karbamazepin dan asam amino. Hal
tersebut mengakibatkan ikatan hidrogen yang terbentuk di antara keduanya terlepas
sehingga kelarutan dalam bentuk campuran fisik ditentukan oleh kelarutan
karbamazepinnya (Sinko, 2011).
81
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.9 Ilustrasi jaringan ikatan hidrogen dalam karbamazepin dihidrat
(Harris et al., 2005)
Karbamazepin dalam lingkungan air cenderung berubah menjadi bentuk dihidrat
yang mempunyai kelarutan sepertiga dari kelarutan bentuk anhidratnya (Bhise dan
Rajkumar, 2008). Perubahan bentuk polimorf ini melemahkan interaksi antara
karbamazepin dengan asam amino, sehingga kelarutan karbamazepin dalam campuran
fisiknya tergantung dari kelarutan bentuk dihidrat karbamazepin dalam pelarut air.
Perubahan bentuk polimorf karbamazepin dari bentuk III menjadi bentuk dihidrat
menyebabkan penurunan kelarutannya dalam air (Mahalaxmi et al., 2009; Grzesiak et
al., 2003). Gugus karboksil dan amida karbamazepin yang semula mampu berinteraksi
melalui ikatan hidrogen dengan molekul air secara individu berubah menjadi interaksi
antara
molekul
air
dengan
karbamazepin
membentuk
jaringan
intramolekul
sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.9 (Harris et al., 2005).
82
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.10 Perbandingan termogram DTA KBZ (A), CF-KBZ-GLI (B),
CF-KBZ-ALA (C), dan CF-KBZ-LIS (D)
Gambar 5.11 Perbandingan termogram DTA KBZ(A), kristal kering yang telah
terpapar media air dari KBZ (B), CF-KBZ-GLI (C), CF-KBZ-ALA (D),
dan CF-KBZ-LIS (E)
Perubahan bentuk polimorf anhidrat karbamazepin menjadi bentuk dihidrat dalam
penelitian ini didukung dengan data DTA dan FTIR. Hasil DTA karbamazepin dan
campuran fisik karbamazepin dengan asam amino dalam bentuk kristal kering yang
telah terpapar media air dapat dilihat pada Gambar 5.10 sampai 5.11 dan Tabel 5.11.
83
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 5.11 Perbandingan termogram DTA karbamazepin, campuran fisik
dan kristal kering yang telah terpapar media air dari campuran fisik
Senyawa
Puncak endotermik (ºC)
Campuran Fisik
KBZ-asam amino (ºC)
Kristal kering yang telah
terpapar media air (Cº)
171,2; 192,6
93,4; 136,8; 189,0
PD-KBZ-GLI
174,7; 192,3; 231,2
89,9; 146,1;189,5; 225,0
PD-KBZ-ALA
174,9; 191,6; 292
91,1; 146,2; 190,1; 228,6
PD-KBZ-LIS
173,3; 191,0; 232
86,2; 157,6; 188,2; 229,5
Karbamazepin (KBZ)
Pada Gambar 5.10 dapat dilihat termogram DTA karbamazepin menunjukkan
puncak endotermik pada suhu 171,2 ºC dan puncak tajam pada suhu 192,6 ºC yang
merupakan karakteristik karbamazepin bentuk III (Greziak et al., 2006, Prajapati, 2000).
Termogram DTA campuran fisik karbamazepin dengan asam amino menunjukkan
puncak endotermik karbamazepin bersanding dengan puncak endotermik dari
masing-masing asam amino. Termogram DTA karbamazepin yang telah terpapar media
air menunjukkan pergeseran puncak endotermik dari 192,6 ºC menjadi
dari 171,2
189,0 ºC dan
menjadi 136,8 ºC, selain itu terlihat puncak baru pada suhu 93,4 ºC
(Gambar 5.11). Termogram DTA campuran fisik karbamazepin dengan asam amino
yang telah terpapar media air menunjukkan puncak endotermik yang identik dengan
karbamazepin dalam kondisi yang sama dan terdapat puncak endotermik di atas 200 ºC
dari asam amino. Penelitian Kobayashi et al. (2000) menunjukkan termogram DTA
karbamazepin bentuk dihidrat memberikan puncak melebar antara suhu 50-75 ºC dan
sebuah puncak endotermik pada suhu 190 ºC. Fenomena yang terjadi dalam penelitian
ini menunjukkan karbamazepin
bentuk III berubah menjadi bentuk dihidrat.
Karakterisasi campuran fisik dalam media air dengan menggunakan DTA
mengindikasikan terbentuk polimorf dihidrat karbamazepin. Untuk memperkuat data
tersebut dilakukan karakterisasi dengan menggunakan FTIR.
84
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.12 Perbandingan spektra FTIR KBZ (A), CF-KBZ-GLI (B),
C-KBZ-ALA (C), dan CF-KBZ-LIS (D)
Gambar 5.13 Perbandingan spektra FTIR KBZ (A), kristal kering yang telah terpapar
media air dari KBZ (B), CF-KBZ-GLI (C), CF-KBZ-ALA (D), dan
CF-KBZ-LIS (E)
85
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.12 dan Tabel 5.12 menunjukkan spektra FTIR karbamazepin
memberikan pita absorbsi bentuk polimorf III karbamazepin pada bilangan gelombang
3465 cm-1 (uluran -NH), 1677 cm-1 (uluran -C = O), 1605 and 1594 cm-1 (vibrasi -C=Cdan -C=O dan deformasi-NH), and 1384 cm-1 (ikatan -C-N) identik dengan hasil
penelitian Prajapati et al. (2007). Spektra FTIR dari campuran fisik memberikan puncak
yang mengindikasikan adanya gugus-gugus fungsi dari karbamazepin dan asam amino.
Tabel 5.12 Perbandingan spektra inframerah karbamazepin dan kristal kering yang
telah terpapar media air dari KBZ dan campuran fisik
Senyawa
Bilangan gelombang (cm-1)
Campuran Fisik
KBZ-asam amino
Kristal kering yang telah
terpapar media air
Karbamazepin (KBZ)
3465; 3159; 1677; 1605;
1594; 1488; 1384; 766
3436; 3192; 3026; 1684; 1606;
1594; 1492; 1413; 1308; 1254;
771
CF-KBZ-GLI
3465;3161;2898; 1677; 1605;
1596; 1489; 1385; 1332; 766
3436; 3191; 3051; 1683; 1606;
1594; 1492; 1412; 1355; 1255;
771
CF-KBZ-ALA
3466;3081;2988;2602;
1677;1621;1604;1594;
1489;1455; 1412;1362; 1306;
1113;767
3436; 3191; 3051; 1683; 1606;
1594; 1492; 1412; 1355; 1255;
771
CF-KBZ-LIS
3465; 3280; 3159; 3020;
1677; 1605; 1594; 1506;
1489; 1384; 1144; 766
3436; 3192; 3026; 1683; 1606;
1594; 1492; 1412; 1362; 1307;
771
Gambar 5.13 dapat dilihat spektra FTIR karbamazepin dalam bentuk padat kering
yang telah terpapar media air menunjukkan puncak melebar pada 3436 cm-1
mengindikasikan terjadi interaksi antara hidrogen amida dari karbamazepin dengan
oksigen dari air. Demikian pula terjadi pada spektra FTIR campuran fisik CF-KBZ-GLI,
CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS. Berdasarkan identifikasi yang telah dilakukan
dengan menggunakan DTA dan FTIR, karbamazepin dalam media air dengan adanya
asam amino menunjukkan perubahan bentuk dari polimorf III menjadi bentuk dihidrat.
86
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Secara statistik diperoleh hasil bahwa kelarutan campuran fisik CF-KBZ-LIS meningkat
bermakna dibandingkan kelarutan KBZ dan dua campuran fisik lainnya (CF-KBZ-GLI
dan CF-KBZ-ALA). Kelarutan asam amino lisin dalam air delapan kali lebih besar
daripada asam amino alanin dan empat kali lebih besar daripada asam amino glisin
(O'Neil, 2006). Struktur molekul asam amino lisin memiliki rantai samping empat atom
C dan sebuah gugus NH2 ekstra (Murray, 2008).
A
B
C
D
E
Gambar 5.14 Mikrofoto senyawa awal KBZ (A), kristal kering yang telah terpapar
media air dari KBZ (B), CF-KBZ-GLI (C), CF-KBZ-ALA (D), dan
CF-KBZ-LIS (E) dengan mikroskop optik pembesaran 40X
Adanya gugus NH2 pada rantai samping lisin memungkinkan lisin membentuk
ikatan hidrogen dengan molekul air lebih besar daripada asam amino glisin dan alanin.
Selain itu gugus NH2 dalam media air terprotonasi dan berada dalam bentuk kation
sehingga asam amino lisin memiliki kelarutan dalam air lebih besar (Murray, 2008).
Keberadaan lisin dalam bentuk campuran fisik dengan karbamazepin mampu
meningkatkan pembasahan karbamazepin dan menurunkan sudut kontak karbamazepin
dengan air lebih besar sehingga kelarutannya lebih besar daripada dengan asam amino
glisin maupun alanin (Sinko, 2011; Florence dan Attwood, 2006).
Mikrofoto campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS
dibandingkan dengan KBZ dapat dilihat pada Gambar 5.14. Perubahan habit kristal
dari bentuk lamelar menjadi bentuk bilah terjadi pada KBZ maupun campuran fisik
yang terpapar air mengindikasikan telah terbentuk karbamazepin dihidrat (Carino et al.,
87
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
2006). Ketiga campuran fisik memiliki ukuran kristal lebih kecil daripada KBZ dan
CF-KBZ-LIS memiliki ukuran paling kecil di antara keempat bentuk dihidrat. Lisin
mempunyai kelarutan dalam air paling besar dibandingkan glisin dan alanin. Pada
proses pembentukan kristal dihidrat dalam air molekul lisin mendesak pembentukan
kristal dihidrat karbamazepin sehingga menghasilkan kristal yang paling kecil di antara
keempat bentuk dihidrat. Ukuran kristal CF-KBZ-LIS yang lebih kecil dibandingkan
CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA menyebabkan luas permukaan yang kontak dengan
pelarut air lebih besar sehingga dapat menjelaskan kelarutan CF-KBZ-LIS yang lebih
besar daripada CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA (Sinko, 2011).
5.2.5 Disolusi
Uji disolusi merupakan hal penting bagi penetapan kelarutan dalam pengembangan
sediaan farmasi. Penetapan disolusi digunakan untuk memelajari faktor kritis yang
memengaruhi absorbsi oral. Ketika suatu padatan dimasukkan dalam suatu pelarut,
terjadi kontak antara zat terlarut dengan pelarut. Pencampuran terjadi karena
kecenderungan semua molekul menuju randomisasi menghasilkan peningkatan entropi
sistem. Molekul zat terlarut mulai melarut dalam pelarut sampai diperoleh
kesetimbangan antara fase padat dan fase cair zat terlarut, keadaan ini disebut sebagai
kelarutan termodinamik. Kecepatan untuk mencapai kesetimbangan kelarutan adalah
kecepatan disolusi, yang merupakan fenomena kinetika (Qiao et al., 2011).
Uji disolusi dilakukan menggunakan alat disolusi tipe 2 dengan pengaduk dayung
dan diputar dengan kecepatan 75 rpm, dalam media air suling pada pH 6,8 ± 0,05 dan
suhu 37 ± 0,5 ºC. Sampel diambil pada periode waktu menit ke- 5, 10, 15, dan 30.
Kadar karbamazepin terlarut ditentukan dengan metode spektrofotometer UV pada λ
maksimum = 285 nm. Hasil uji disolusi KBZ, senyawa prodrug
(PD-KBZ-GLI,
PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS) dan campuran fisik (CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA,
dan CF-KBZ-LIS) dapat dilihat pada Gambar 5.15 dan Lampiran 12.
Evaluasi hasil uji disolusi dilakukan dengan membuat profil disolusi yang
menggambarkan proses melarut senyawa KBZ, campuran fisik dan senyawa prodrug
88
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
pada setiap waktu. Gambar 5.15 memperlihatkan perbandingan profil disolusi senyawa
prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA atau PD-KBZ-LIS dengan profil disolusi
senyawa awal KBZ dan campuran fisiknya . Senyawa prodrug memiliki kurva disolusi
serupa yaitu menunjukkan peningkatan disolusi sampai menit ke-15 dan peningkatan
semakin besar sampai menit ke-30. Tabel 5.15 menunjukkan persen terlarut selama 30
menit senyawa prodrug PD-KBZ-GLI (62,98 %) > campuran fisik CF-KBZ-GLI (55,71
%) > KBZ (31,40%) (Gambar 5.15 A); senyawa prodrug PD-KBZ-ALA (101,83 %) >
campuran fisik CF-KBZ-ALA (51,94 %) > KBZ (31,40%) (Gambar 5.15 B) dan
senyawa prodrug PD-KBZ-LIS (85,04 %) > campuran fisik CF-KBZ-LIS (68,82 %) >
KBZ (31,40 %) (Gambar 5.15 C).
Disolusi merupakan proses kinetik yang melibatkan lepasnya molekul obat pada
permukaan padatan untuk berdifusi melewati lapisan difusi di sekitar permukaan
padatan. Hubungan antara kelarutan dan disolusi dideskripsikan dengan persamaan
Noyes-Whitney (persamaan 2.2). Menurut persamaan tersebut, suatu senyawa yang
mempunyai kelarutan dalam air rendah akan memberikan gradien konsentrasi (Cs - C)
yang kecil sehingga menyebabkan kecepatan disolusi juga lambat. Demikian sebaliknya
bila suatu senyawa memiliki kelarutan dalam air besar akan memberikan gradien
konsentrasi besar, sehingga kecepatan disolusi juga menjadi lebih cepat (Bosselmann et
al., 2012). Kelarutan senyawa prodrug yang lebih besar dibandingkan KBZ atau
campuran fisik sebagaimana dapat dilihat pada hasil uji kelarutan berperan dalam
peningkatan disolusi senyawa prodrug.
Gambar 5.16 menunjukkan perbandingan profil disolusi karbamazepin dengan
senyawa prodrug. Profil disolusi senyawa prodrug berbeda dibandingkan profil
senyawa awal KBZ. Disolusi senyawa prodrug di menit-menit awal meningkat sampai
15 menit dan terus meningkat sampai akhir disolusi pada menit ke-30. Dari profil
tersebut dapat dilihat bahwa senyawa prodrug memiliki bentuk kurva serupa satu
dengan yang lain namun berbeda dengan kurva profil disolusi KBZ.
89
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.15
Profil disolusi karbamazepin, campuran fisik (CF) dan senyawa
prodrug (PD) KBZ-glisin (A), alanin (B), dan lisin (C) dalam media
air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)
90
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.16 Perbandingan profil disolusi karbamazepin dengan senyawa
prodrug karbamazepin-asam amino dalam media air suling
pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)
Gambar 5.17 Perbandingan profil disolusi karbamazepin dengan campuran fisik
karbamazepin-asam amino dalam air suling pH 6,8 ± 0,05
pada suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)
91
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.17 menunjukkan perbandingan profil disolusi karbamazepin dengan
campuran fisik karbamazepin-asam amino. Profil disolusi campuran fisik CF-KBZ-GLI,
CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS menunjukkan kurva serupa namun berbeda
dibandingkan kurva profil disolusi KBZ. Profil disolusi campuran fisik (CF-KBZ-GLI,
CF-KBZ-ALA, dan CF-KBZ-LIS) sampai 10 menit pertama meningkat dibandingkan
KBZ. Setelah 10 menit peningkatan disolusi tidak setajam di menit awal dan pada akhir
waktu disolusi diperoleh kurva yang cenderung turun menyerupai disolusi dari KBZ.
Peningkatan disolusi KBZ dalam campuran fisik disebabkan oleh interaksi lemah KBZ
dengan asam amino, dengan berjalannya waktu ikatan akan lepas dan setelah itu
disolusi ditentukan oleh kelarutan dari KBZ. Fenomena profil disolusi senyawa prodrug
berbeda dari campuran fisik. Perbedaan ini dikarenakan disolusi senyawa prodrug
ditentukan oleh senyawa baru yang memiliki struktur berbeda dari KBZ.
Persen KBZ terdisolusi selama 30 menit senyawa prodrug berturut-turut
PD-KBZ-ALA (101,83%) > PD-KBZ-LIS (85,04 %) > PD-KBZ-GLI (62,98 %) > KBZ
(31,40%) (Tabel 5.15). Persen KBZ terdisolusi selama 30 menit campuran fisik
berturut-turut CF-KBZ-LIS (68,82 %) > CF-KBZ-GLI (55,71) > CF-KBZ-ALA (51,94
%) > KBZ (31,40 %). Urutan persen KBZ terdisolusi selama 30 menit senyawa prodrug
berbeda dari urutan campuran fisiknya. Peningkatan disolusi pada campuran fisik
berkorelasi dengan kemampuan melarut dalam air dari asam amino yang digunakan
dalam campuran fisik, sedangkan peningkatan disolusi pada senyawa prodrug
ditentukan oleh kelarutan senyawa prodrug dalam media air. Setelah dibuat menjadi
senyawa prodrug, maka kemampuan peningkatan disolusi senyawa baru berbeda dari
campuran fisiknya.
Parameter efisiensi disolusi (ED30) digunakan untuk membandingkan disolusi
senyawa prodrug dengan senyawa awal KBZ dan campuran fisiknya. Hasil analisis
varians dilanjutkan uji LSD (α=0,05) efisiensi disolusi selama 30 menit (ED30)
5.13)
menunjukkan
bahwa
pembentukan
senyawa
prodrug
(Tabel
PD-KBZ-GLI,
PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS memberikan peningkatan disolusi yang bermakna
92
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
terhadap senyawa awal KBZ. Peningkatan disolusi senyawa prodrug ditentukan oleh
kelarutan senyawa prodrug dalam air. Sesuai dengan persamaan Noyes-Whitney maka
kelarutan senyawa yang lebih besar akan menyediakan gradien konsentrasi yang besar
sehingga menghasilkan kecepatan disolusi yang lebih cepat (Sinko, 2011). Senyawa
prodrug terbentuk dari senyawa karbamazepin dengan gugus promoeity senyawa asam
amino (GLI, ALA, atau LIS) melalui pembentukan ikatan kovalen. Senyawa prodrug
dengan struktur molekul yang berbeda dari struktur molekul karbamazepin
menyebabkan perubahan dalam interaksi antar molekul. Gugus promoeity asam amino
penyusun senyawa baru berperan dalam meningkatkan kelarutan dalam air.
Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menunjukkan kemampuan disolusi paling besar
di antara senyawa prodrug yang diuji. Struktur molekul senyawa prodrug
PD-KBZ-ALA dengan gugus promoeity asam amino alanin mempunyai rantai samping
CH3 memiliki kemampuan memecah energi kisi kristal lebih besar dibandingkan dua
senyawa prodrug lainnya. Oleh karena itu titik lebur senyawa prodrug PD-KBZ-ALA
paling rendah di antara ketiga senyawa prodrug yang dibuat (Aaltonen et al., 2009).
Selain itu kemampuan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA memecah struktur air
mengakibatkan senyawa PD-KBZ-ALA memiliki kelarutan paling besar. Faktor-faktor
tersebut menyebabkan kelarutan senyawa PD-KBZ-ALA lebih besar daripada
PD-KBZ-GLI dan PD-KBZ-LIS. Kelarutan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA yang
besar memberikan gradien konsentrasi yang besar sehingga menjadi kekuatan
pendorong dalam proses disolusi (Sinko, 2011).
Peningkatan disolusi senyawa prodrug ditentukan oleh kelarutan senyawa prodrug
dalam air. Sesuai dengan persamaan Noyes-Whitney maka kelarutan senyawa yang
lebih besar akan menyediakan gradien konsentrasi yang besar sehingga menghasilkan
kecepatan disolusi yang lebih cepat (Sinko, 2011). Senyawa prodrug terbentuk dari
senyawa karbamazepin dengan gugus promoeity senyawa asam amino (GLI, ALA, atau
LIS) melalui pembentukan ikatan kovalen. Senyawa prodrug dengan struktur molekul
yang berbeda dari struktur molekul karbamazepin menyebabkan perubahan dalam
93
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
interaksi antar molekul. Gugus promoeity asam amino penyusun senyawa baru berperan
dalam meningkatkan kelarutan dalam air.
Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI memiliki kelarutan lebih tinggi bermakna
daripada senyawa PD-KBZ-LIS. Akan ED30 senyawa prodrug PD-KBZ-LIS
memberikan peningkatan disolusi bermakna terhadap PD-KBZ-GLI. Senyawa prodrug
PD-KBZ-LIS memiliki rantai samping butilamin dengan gugus NH2 ekstra sehingga
memungkinkan berinteraksi dengan molekul air membentuk ikatan hidrogen.
Kemampuan membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air yang lebih besar pada
senyawa prodrug PD-KBZ-LIS menyebabkan disolusinya meningkat bermakna
dibandingkan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI (Sinko, 2011).
Tabel 5.13 Hasil Anova satu arah untuk mengetahui pengaruh jenis senyawa
terhadap efisiensi disolusi selama 30 menit (ED30) dalam media air
suling pH 6,8 ± 0,05 suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)
Jenis senyawa
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
CF-KBZ-GLI
CF-KBZ-ALA
CF-KBZ-LIS
Total
N
3
3
3
3
3
3
3
21
Rerata ED30 (%)
± SE
13,69 ± 0,25 a
37,90 ± 1,25 b
64,27 ± 3,35 c
53,39 ± 2,24 d
40,24 ± 2,31 b
35,84 ± 3,27 b
49,29 ± 1,80 d
Hasil
Anova
Kesimpulan
F= 48,338
p= 0,000
Beda
bermakna
Keterangan : abcd superscript huruf yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar kelompok
Efisiensi disolusi selama 30 menit (ED30) senyawa prodrug PD-KBZ-GLI tidak
meningkat bermakna dibandingkan dengan campuran fisik CF-KBZ-GLI. Asam amino
glisin merupakan gugus promoeity asam amino yang tidak memiliki rantai samping.
Struktur molekul senyawa prodrug PD-KBZ-GLI tidak mampu memecah kisi kristal
secara bermakna ditunjukkan dengan penurunan titik lebur yang tidak bermakna
daripada KBZ. Selama proses disolusi interaksi molekul senyawa prodrug
PD-KBZ-GLI dengan air tidak sebesar pada senyawa prodrug PD-KBZ-LIS atau
94
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
PD-KBZ-ALA. Oleh karena itu disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI juga tidak
meningkat secara bermakna dibandingkan CF-KBZ-GLI.
Hasil uji kelarutan dan uji disolusi campuran fisik memberikan fenomena yang
berbeda. Fenomena berbeda antara kelarutan dengan disolusi campuran fisik
karbamazepin-asam amino dikarenakan perbedaan kondisi uji kelarutan dengan uji
disolusi. Uji kelarutan dilakukan dalam media air sampai diperoleh kelarutan jenuh atau
terjadi kesetimbangan fase padat dengan fase terlarut selama 5 jam. Interaksi antara
campuran fisik karbamazepin dengan asam amino melibatkan energi ikatan yang tidak
besar, sehingga selama proses uji kelarutan KBZ dengan adanya tekanan lingkungan
berupa peningkatan suhu dan pengocokan KBZ terlepas. KBZ yang lepas dalam
keadaan tidak berinteraksi dengan asam amino cenderung berubah menjadi KBZ bentuk
dihidrat
pada saat kesetimbangan fase padat dan fase terlarut KBZ tercapai (Bhise et
al., 2008).
Peningkatan bermakna disolusi campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA atau
CF-KBZ-LIS terhadap senyawa awal KBZ terjadi karena uji disolusi dilakukan dalam
kondisi sink, yaitu kondisi volume media disolusi yang besar sehingga kadar zat terlarut
tidak pernah mencapai kelarutan jenuhnya (Sinko, 2011). Oleh karena kelarutan jenuh
tidak pernah dicapai dalam uji disolusi maka kemungkinan perubahan bentuk polimorf
III menjadi bentuk dihidrat yang mempunyai kelarutan dalam air lebih rendah tidak
terbentuk
(Mahalaxmi et al., 2009,;Bhise dan Rajkumar, 2008; Grzesiak et al., 2003).
Pada penelitian ini uji disolusi dilakukan selama 30 menit. Pada menit-menit awal,
dalam media air atom H pada gugus amida dan atom O pada gugus karboksil KBZ
dapat berinteraksi dengan gugus karboksil asam amino membentuk ikatan hidrogen.
Interaksi yang terjadi antara KBZ dengan asam amino mampu meningkatkan
pembasahan KBZ dan menurunkan sudut kontak KBZ dengan media air. Asam amino
yang mempunyai kelarutan besar dalam air akan mampu meningkatkan pembasahan
KBZ dan menurunkan sudut kontak KBZ dengan media air lebih besar pula.
Asam amino lisin merupakan asam amino yang kelarutannya dalam air paling besar
95
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
dibandingkan dengan asam amino glisin dan alanin. Kelarutan asam amino glisin dalam
air lebih besar dibandingkan asam amino alanin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
kelarutan campuran fisik CF-KBZ-LIS meningkat bermakna dibandingkan dengan
CF-KBZ-GLI dan CF-KBZ-ALA. Kelarutan CF-KBZ-GLI berbeda tidak bermakna
dibandingkan CF-KBZ-ALA maupun senyawa awal KBZ. Gambar 5.14 menunjukkan
pada akhir uji kelarutan campuran fisik karbamazepin dengan asam amino lisin
menghasilkan kristal jarum dengan ukuran paling kecil di antara senyawa uji. Ukuran
partikel yang lebih kecil akan memperluas area permukaan KBZ yang kontak dengan
media pelarut. Kondisi ini dapat menjelaskan peningkatan bermakna kelarutan
campuran fisik CF-KBZ-LIS dibandingkan CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA maupun
senyawa awal KBZ.
Berdasarkan profil disolusi masing-masing senyawa uji dapat ditentukan laju
disolusi (kdis) yang diperoleh dari nilai slope kurva hubungan antara waktu terhadap
jumlah KBZ terlarut (Tabel 5.14 dan Lampiran 13).
Tabel 5.14 Nilai k disolusi masing-masing perlakuan
Senyawa
Persamaan regresi
nilai r
slope
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
CF-KBZ-GLI
CF-KBZ-ALA
CF-KBZ-LIS
y = 0,0188 x + 0,0415
y = 0,0422 x + 0,0802
y = 0,1052 x + 0,0360
y = 0,0724 x + 0,0755
y = 0,0326 x + 0,2383
y = 0,0310 x + 0,1700
y = 0,0455 x + 0,2719
0,9753
0,9871
0,9965
0,9910
0,8334
0,8944
0,8760
0,0188
0,0422
0,1052
0,0724
0,0326
0,0310
0,0455
kdisolusi
(jam-1)
1,13
2,53
6,31
4,34
1,96
1,86
2,73
Laju disolusi menggambarkan kecepatan senyawa uji terlarut dalam media disolusi.
Senyawa prodrug memiliki laju disolusi lebih besar daripada senyawa KBZ dan bentuk
campuran fisiknya. Nilai laju disolusi PD-KBZ-ALA > PD-KBZ-LIS > PD-KBZ-GLI >
CF-KBZ-LIS > CF-KBZ-GLI > CF-KBZ-ALA > KBZ. Urutan nilai laju disolusi ini
berkorelasi dengan % terlarut KBZ selama 30 menit. Senyawa yang memiliki kelarutan
96
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
besar dalam media air suling, terdisolusi dengan cepat sehingga menghasilkan %
terlarut yang besar pula.
Tabel 5.15 Persentase KBZ terlarut dalam 30 menit dan AUC0-30
KBZ, campuran fisik, dan senyawa prodrug (n=3)
Senyawa
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
CF-KBZ-GLI
CF-KBZ-ALA
CF-KBZ-LIS
% terlarut KBZ
dalam 30'
31,40 ± 0,19
62,98 ± 1,41
101,83 ± 3,97
85,04 ± 3,74
55,71 ± 5,79
51,94 ± 4,44
68,82 ± 1,05
AUC0-30
(μg menit/mL)
410,67 ± 7,51
1137,00 ± 37,54
1928,33 ± 100,46
1601,67 ± 67,03
1207,00 ± 69,21
1075,00 ± 98,33
1478,67 ± 53,68
Tabel 5.15 menunjukkan nilai AUC0-30 masing-masing senyawa uji. Nilai AUC
(area under curve) menggambarkan total obat terlarut dalam 30 menit. Nilai ED30
sebagai parameter pembanding antar senyawa uji diperoleh dari nilai AUC dibagi
dengan total obat terlarut 100% selama 30 menit. Selain menentukan profil disolusi,
persen KBZ terlarut dalam 30 menit juga dibandingkan nilai ED30. Nilai ED30 senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS lebih besar bermakna daripada bentuk
campuran fisiknya, sedangkan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI memiliki nilai ED30
lebih kecil tidak bermakna daripada bentuk campuran fisiknya. Nilai ED30 tersebut
menunjukkan laju disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI yang lebih cepat
dibandingkan dengan laju disolusi campuran fisik CF-KBZ-GLI tidak diikuti dengan
pelepasan senyawa prodrug yang maksimal dalam media disolusi. Hal ini menunjukkan
kemampuan terdisolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI dalam media air tidak
maksimal oleh karena struktur molekul senyawa baru tidak memiliki rantai samping
seperti halnya pada alanin dan lisin, sedangkan pada senyawa prodrug PD-KBZ-ALA
adanya gugus CH3 pada rantai samping mampu memecah struktur air sehingga
meningkatkan entropi sistem dan menyebabkan jumlah terdisolusi lebih besar daripada
97
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
campuran fisiknya. Senyawa prodrug PD-KBZ-LIS memiliki struktur molekul asam
amino yang memiliki gugus NH2 ekstra sehingga mampu meningkatkan jumlah KBZ
yang terdisolusi dibandingkan campuran fisiknya.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa pembentukan senyawa prodrug karbamazepin
asam amino mengubah struktur molekul karbamazepin. Struktur molekul yang berubah
menyebabkan perubahan kisi kristal dan menurunkan titik lebur senyawa baru.
Perubahan terhadap struktur molekul, energi kisi kristal dan titik lebur senyawa prodrug
menyebabkan peningkatan disolusi KBZ.
5.2.6. Koefisien partisi senyawa prodrug
Tahap selanjutnya adalah uji koefisien partisi terhadap senyawa prodrug. Uji
koefisien partisi dilakukan terhadap senyawa KBZ dan senyawa prodrug dan hasilnya
dapat dilihat pada Tabel 5.16, Gambar 5.18, dan Lampiran 15.
Gambar 5.18 Histogram log koefisien partisi karbamazepin dan senyawa prodrug
karbamazepin-asam amino dalam pelarut oktanol/air (1:1)
pada suhu 37 ± 0,5 ºC
Pada uji kelarutan campuran fisik menunjukkan tidak terjadi interaksi antara
karbamazepin dengan asam amino oleh karena itu tidak dilakukan uji koefisien partisi
98
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
terhadap campuran fisik. Hasil uji koefisien partisi (P) senyawa prodrug PD-KBZ-GLI,
PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS memperlihatkan nilai log koefisien partisi (log P)
berturut turut sebesar 1,22, 1,89, dan 1,13 lebih kecil daripada nilai log P karbamazepin
sebesar 2,41 (suhu 37 ± 0,5 ºC). Nilai tersebut menunjukkan bahwa ketiga senyawa
prodrug yang dibuat bersifat lebih hidrofil dibandingkan senyawa awal karbamazepin.
Berdasarkan Anova satu arah dilanjutkan dengan uji LSD terhadp nilai log P (α =
0,05) menunjukkan terdapat perbedaan bermakna antara nilai log P senyawa KBZ
terhadap nilai log P ketiga bentuk prodrug. Nilai log P senyawa prodrug PD-KBZ-GLI
berbeda tidak bermakna dibandingkan senyawa prodrug PD-KBZ-LIS (Tabel 5.16).
Tabel 5.16 Hasil Anova satu arah untuk mengetahui pengaruh jenis senyawa
terhadap nilai log koefisien partisi dalam pelarut oktanol/air (1:1) pada
suhu 37 ± 0,5 ºC (n=3)
Jenis Senyawa
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
Total
N
3
3
3
3
21
Rerata log
koefisien
partisi ± SE
2,41 ± 0,10 c
1,22 ± 0,05 a
1,89 ± 0,04 b
1,13 ± 0,08 a
Anova
Hasil
Kesimpulan
F = 203,76
p = 0,000
Beda
bermakna
Keterangan : abc superscript yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar kelompok
Nilai log P senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS
menurun bermakna dibandingkan nilai log P senyawa karbamazepin. Kondisi tersebut
sesuai dengan masuknya gugus polar asam amino ke dalam struktur molekul
karbamazepin menyebabkan molekul lebih larut dalam air sehingga nilai log P menjadi
menurun. Perbedaan rantai samping asam amino menyebabkan perbedaan nilai log P
ketiga senyawa prodrug yang dibuat. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA yang memiliki
promoeity gugus asam amino alanin memiliki nilai log P lebih besar bermakna
dibandingkan dengan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI maupun PD-KBZ-LIS. Sedangkan
senyawa prodrug PD-KBZ-LIS dengan gugus promoeity asam amino lisin memiliki nilai
log P lebih rendah tidak bermakna dibandingkan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI. Gugus
99
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
CH3 yang merupakan rantai samping dari asam amino alanin memiliki sifat lebih lipofilik
dibandingkan gugus H pada asam amino glisin atau gugus butilamin (CH2)4NH2 pada
asam amino lisin. Lipofilisitas gugus promoeity yang digunakan memengaruhi nilai log P
senyawa prodrug yang terbentuk.
Senyawa prodrug yang dibuat mengubah sifat fisikokimia, dari senyawa awal KBZ
yang sukar larut dalam air namun mempunyai permeabilitas yang baik, menjadi
senyawa yang lebih larut dalam air namun permeabilitasnya menurun. Di dalam tubuh,
setelah bentuk prodrug melarut dalam cairan saluran pencernaan bentuk prodrug akan
diubah menjadi senyawa awal karbamazepin dan asam amino. Perubahan tersebut
disebabkan oleh karena terjadi pemutusan ikatan oleh enzim-enzim peptidase dalam
saluran pencernaan dan dalam darah (Stella et al., 2007; Fleisher et al., 1996).
5.3. BIOAVAILABILITAS
Evaluasi
bioavailabilitas
dilakukan
dengan
membandingkan
parameter
farmakokinetik KBZ, campuran fisik dan senyawa prodrug, meliputi tmaks, Cmaks dan
AUC0-12. Uji bioavailabilitas dilakukan setelah mendapat sertifikat kelaikan etik dari
Komisi Etik Penelitian Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Airlangga No 245 KE
(Lampiran 17).
Lima ekor kelinci jantan dari jenis New Zaeland Rabbit, usia 1-1,5
tahun dengan berat badan 2 ± 0,5 kg digunakan untuk masing-masing perlakuan.
Makanan diberikan setelah 3 jam senyawa uji diminumkan dan selama percobaan
kondisi kelinci dipantau terhadap efek samping senyawa uji yang diberikan. Penelitian
dilakukan dengan completely randomized design meliputi 7 perlakuan yaitu KBZ,
PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-LIS, CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, dan
CF-KBZ-LIS.
5.3.1 Metode penetapan kadar karbamazepin dalam pasma darah
Metode HPLC digunakan untuk penetapan kadar KBZ dalam plasma darah kelinci
mengacu pada penelitian Mowafy et al., (2012) dan oleh karenanya dilakukan validasi
100
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
metode analisis sebelum digunakan untuk analisis kadar KBZ dalam plasma darah.
Validasi metode analisis adalah suatu tindakan pembuktian terhadap parameter tertentu
berdasarkan percobaan laboratorium untuk memberikan jaminan bahwa parameter
tersebut memenuhi persyaratan penggunaannya (Harminta, 2004). Parameter validasi
metode analisis yang dilakukan meliputi selektivitas/spesifikasi, linearitas, LOD, LOQ,
akurasi dan presisi (USP Convention, 2009).
Kolom fase terbalik yaitu kolom yang bersifat non polar dengan fase gerak bersifat
polar dan sistem elusi isokratik yaitu sistem elusi dengan perbandingan fase gerak tetap
digunakan pada metode analisis HPLC ini. Detektor Diode Array Detektor (DAD), fase
diam μ-Bondapak C18 (300 X 3,9 mm i.d) dan fase gerak metanol : air (60:40)
digunakan pada analisis HPLC. Percobaan dilakukan dengan tekanan pompa (P) 196 ±
5 kgf/cm2, kecepatan alir 1 mL/menit dan deteksi UV dilakukan pada λ 285 nm.
Validasi metode analisis HPLC (Lampiran 18) diawali dengan penentuan
selektivitas sampel yang diuji, diperoleh waktu retensi (Rt) di sekitar 5,808 untuk
larutan karbamazepin dan karbamazepin dalam plasma dan diperoleh nilai resolusi (Rs)
sebesar 11,75. Nilai Resolusi > 1,5 serta tidak dipengaruhi analit lain di sekitar waktu
retensi. Data percobaan tersebut menunjukkan bahwa metode selektif bagi penentuan
kadar karbamazepin dalam larutan dan dalam plasma kelinci. Lineritas ditentukan untuk
membuktikan adanya hubungan antara kadar analit dengan respon detektor. Kurva
kalibrasi dibuat dengan larutan karbamazepin pada rentang kadar 0,1 - 20 μg/mL,
merupakan plot antara area puncak terhadap kadar karbamazepin. Kurva kalibrasi
memberikan persamaan linearitas: y = 46229 x + 9795,3 dengan nilai koefisien korelasi
(rhitung) sebesar 0,9991 (rtabel = 0,664, dengan df =7; α = 0,05). Data yang diperoleh
menunjukkan hubungan linear antara kadar karbamazepin dalam plasma dengan area
puncak pada rentang larutan baku.
Batas deteksi alat dilakukan dengan menentukan lima kadar yang lebih kecil dari
0,1 μg/mL dan diperoleh kadar batas deteksi (LOD) sebesar 0,007 μg/mL serta batas
kadar kuantitasi (LOQ) sebesar 0,02 μg/mL. Akurasi menyatakan ketepatan hasil
101
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
analisis dengan kadar analit sebenarnya dan dinyatakan sebagai % perolehan kembali
(% recovery). Persen recovery dilakukan terhadap tiga kadar larutan KBZ yaitu 0,5, 4,0
dan 10 μg/mL dalam matriks plasma darah (USP Convention, 2009). Persen recovery
yang diperoleh dari penentuan kadar KBZ dalam matriks plasma antara 99,41 112,59 %. Suatu metode memenuhi persyaratan akurasi bila rentang recovery antara 80
- 120 % (Harminta, 2004). Presisi ditentukan terhadap tiga kadar larutan KBZ yaitu 0,5
μg/mL, 4 μg/mL, dan 10 μg/mL masing-masing sebanyak 3 kali replikasi (USP
Convention, 2009) dan diperoleh % KV antara 0,39 - 1,31 %. Data menunjukkan bahwa
metode yang digunakan memenuhi persyaratan presisi yaitu KV < 2% (Harminta, 2004).
Berdasarkan parameter validasi yang diperoleh, maka metode analisis HPLC memenuhi
persyaratan untuk analisis sampel karbamazepin dalam matriks plasma darah sesuai
kondisi tersebut di atas.
Kadar KBZ dalam plasma diperoleh dengan cara menganalisis sampel plasma
sesuai preparasi sampel yang dilakukan. Sampel plasma yang mengandung senyawa uji
diekstraksi dengan metanol, kemudian ditambah dengan sejumlah Na EDTA sebagai
antikoagulan yang dapat mengendapkan protein yang terkandung dalam plasma. Setelah
disentrifus dengan kecepatan 3500 rpm selama 30 menit, supernatan disaring dan
sebanyak 20 μl sampel diinjeksikan pada alat HPLC. Kadar KBZ dalam plasma setelah
pemberian sampel uji dapat dilihat pada Lampiran 19.
5.3.2 Profil Bioavailabilitas Senyawa Prodrug dan Campuran fisik
Kadar KBZ setelah pemberian sampel uji KBZ, campuran fisik CF-KBZ-GLI,
CF-KBZ-ALA, CF-KBZ-LIS, dan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA,
PD-KBZ-LIS dibuat profil bioavailabilitas yang menggambarkan kadar KBZ dalam
plasma selama rentang waktu 0 sampai 12 jam (Gambar 5.19).
Perbandingan profil bioavailabilitas karbamazepin, campuran fisik dan senyawa
prodrug dari masing-masing asam amino menunjukkan profil yang berbeda. Senyawa
karbamazepin memberikan fase absorbsi yang lambat dan waktu mencapai kadar
102
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
maksimum KBZ tercapai setelah jam ke-6 diikuti dengan fase eliminasi yang lambat.
Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS menunjukkan fase
absorbsi lebih cepat dibandingkan bentuk campuran fisiknya maupun senyawa awal
KBZ. Kondisi ini berkorelasi dengan data laju disolusi hasil penelitian yang
menunjukkan peningkatan disolusi dari pembentukkan senyawa prodrug dibandingkan
senyawa awal KBZ maupun campuran fisiknya.
Fase absorbsi yang cepat pada senyawa prodrug mengakibatkan waktu untuk
mencapai kadar maksimum KBZ dalam plasma darah semakin singkat. Profil
bioavailabilitas memperlihatkan masing-masing senyawa prodrug menunjukkan
percepatan waktu dalam mencapai kadar maksimum (tmaks) dan peningkatan kadar KBZ
maksimum (Cmaks) dalam plasma darah dibandingkan senyawa KBZ maupun bentuk
campuran fisiknya. Kadar KBZ terdisolusi yang besar dari senyawa prodrug di tempat
absorbsi memberikan ketersediaan KBZ untuk diabsorbsi dalam jumlah yang lebih
besar sehingga menjadi kekuatan pendorong dalam proses absorbsi dari saluran cerna
menuju sirkulasi sistemik.
Fase eliminasi senyawa prodrug terlihat lebih cepat dibandingkan dengan fase
eliminasi KBZ dan campuran fisiknya. Fase eliminasi yang lebih cepat menunjukkan
bentuk aktif KBZ dari senyawa prodrug lebih cepat dikeluarkan dalam tubuh
dibandingkan KBZ dan campuran fisik. Hal ini mengindikasikan bahwa di dalam cairan
plasma darah senyawa prodrug yang tidak aktif secara farmakologi dilepas dengan
cepat menjadi bentuk aktif KBZ.
Uji bioavailabilitas dilakukan selama 12 jam dengan 10 titik sampel pengambilan
plasma darah kelinci. Periode waktu pengambilan sampel diperhitungkan terhadap fase
absorbsi dan fase eliminasi dari senyawa yang diuji. Berdasarkan kurva profil
bioavailabilitas senyawa uji memperlihatkan waktu pengambilan sampel bagi fase
absorbsi dari masing-masing senyawa uji dapat digambarkan dengan baik, akan tetapi
fase eliminasi dari masing-masing senyawa menunjukkan bahwa proses eliminasi belum
terjadi secara sempurna.
103
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
B
Gambar 5.19 . Perbandingan profil bioavailabilitas KBZ, campuran fisik (CF) dan
senyawa prodrug (PD) glisin (A), alanin (B), dan lisin (C)
(rerata ± SE (n=5))
104
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Profil bioavailabilitas senyawa prodrug ditandai dengan fase absorbsi yang
meningkat cepat dibandingkan dengan fase absorbsi senyawa KBZ. Oleh karena itu
waktu untuk mencapai kadar maksimum (tmaks) senyawa prodrug lebih singkat
dibandingkan senyawa awal KBZ. Gambar 5.20 menunjukkan bahwa fase absorbsi
senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS memiliki profil yang lebih cepat
daripada senyawa awal KBZ dan prodrug PD-KBZ-GLI. Sementara itu, fase absorbsi
senyawa prodrug PD-KBZ-GLI lebih cepat daripada senyawa KBZ. Fase absorbsi yang
cepat pada senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS berkorelasi dengan laju
disolusi yang cepat pada kedua senyawa prodrug tersebut. Urutan laju disolusi senyawa
uji dalam penelitian ini berturut-turut ini adalah PD-KBZ-ALA > PD-KBZ-LIS >
PD-KBZ-GLI > KBZ.
Pembentukan senyawa prodrug mampu meningkatkan disolusi KBZ. Senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA menunjukkan peningkatan disolusi paling besar dibandingkan
dengan dua senyawa prodrug yang lain. Fase absorbsi yang cepat pada senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA tidak diikuti dengan kadar KBZ yang besar dalam plasma darah
sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.20. Kurva profil bioavailabilitas senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA lebih rendah dibandingkan dengan senyawa PD-KBZ-LIS.
Jumlah senyawa yang dapat diabsorbsi dari saluran cerna ke dalam sirkulasi sistemik
dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti disolusi bahan obat, struktur molekul,
permeabilitas dan adanya nutrien (Shargel et al., 2005)
Perubahan struktur molekul dari senyawa awal KBZ menjadi senyawa prodrug
memengaruhi proses absorbsi dalam saluran cerna. Lipofilisitas senyawa PD-KBZ-ALA
yang lebih besar (log P=1,89) daripada senyawa PD-KBZ-LIS (log P=1,13)
memudahkan senyawa PD-KBZ-ALA melintasi membran mukosa saluran cerna
dibandingkan senyawa PD-KBZ-LIS.
105
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5.20 Profil bioavailabilitas karbamazepin dan senyawa prodrug
karbamazepin-asam amino (n=5)
Gambar 5.21 Profil bioavailabilitas karbamazepin dan campuran fisik
karbamazepin dan asam amino (n=5)
Selain itu ukuran molekul senyawa PD-KBZ-ALA yang lebih kecil dan kelarutan
senyawa yang lebih besar pada saluran cerna menjadi kekuatan pendorong senyawa
106
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
PD-KBZ-ALA masuk ke dalam sirkulasi sistemik. Mekanisme absorbsi melalui difusi
pasif menyebabkan senyawa yang memiliki kelarutan besar akan diabsorbsi dengan
cepat sesuai dengan yang dinyatakan dalam persamaan hukum Fick’s (persamaan 2.4)
Senyawa prodrug dibuat dengan menggunakan gugus promoeity asam amino.
Dalam saluran cerna, absorbsi asam amino dapat difasilitasi oleh adanya transporter
(Waterbeemd dan Testa, 2009; Shargel et al., 2005). Oleh karena itu proses absorbsi
senyawa prodrug yang dibuat, tidak hanya diabsorbsi melalui mekanisme difusi pasif
melainkan juga melalui mekanisme difusi terfasilitasi. Mekanisme difusi terfasilitasi
memungkinkan senyawa diabsorbsi tidak hanya berdasarkan jumlah yang terlarut dalam
saluran cerna melainkan juga adanya transporter yang dapat menjadi jenuh. Senyawa
prodrug yang diberikan secara per oral dapat diabsorbsi dalam bentuk senyawa prodrug
yang di dalam plasma darah akan mengalami pemutusan ikatan menjadi senyawa induk
KBZ. Kecepatan senyawa prodrug melepaskan ikatan menjadi senyawa induk akan
berpengaruh terhadap kadar KBZ dalam plasma darah. Kondisi ini dapat menjelaskan
kadar KBZ dalam senyawa PD-KBZ-LIS yang lebih besar daripada senyawa
PD-KBZ-ALA.
Perbandingan profil bioavailabilitas senyawa KBZ dengan campuran fisik
karbamazepin-asam amino (Gambar 5.21) memperlihatkan fase absorbsi bentuk
campuran fisik karbamazepin-asam amino lebih cepat daripada senyawa awal KBZ.
Fase absorbsi yang cepat disebabkan bentuk campuran fisik karbamazepin-asam amino
mampu meningkatkan disolusi KBZ secara bermakna dibandingkan senyawa awal KBZ.
Laju disolusi campuran fisik CF-KBZ-LIS meningkat bermakna dibandingkan
CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA maupun senyawa awal KBZ, sedangkan laju disolusi
CF-KBZ-GLI meningkat tidak bermakna dibandingkan CF-KBZ-ALA. Kadar KBZ
terdisolusi yang besar pada CF-KBZ-LIS memberikan laju absorbsi yang paling besar di
antara campuran fisik dan senyawa awal KBZ. Profil disolusi CF-KBZ-LIS
memperlihatkan kurva paling tinggi di antara campuran fisik lainnya.
107
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lumen Usus
PD
Plasma
kaPD
PD
kp
D
km
kaD
D
membran
kel
URIN
Gambar 5. 22 Skema model kompartemen senyawa prodrug dalam tubuh
Keterangan :
PD : Prodrug karbamazepin-asam amino
D : Obat (drug) karbamazepin
kaPD : konstante laju absorbsi prodrug
kaD : konstante laju absorbsi obat (drug)
kp : konstante laju pemutusan ikatan prodrug menjadi obat dalam lumen usus
km : konstante laju metabolisme bentuk prodrug menjadi obat
kel : konstante laju eliminasi
Model farmakokinetika prodrug dalam cairan tubuh terjadi melalui proses
kompertemen digambarkan dengan skema yang ditunjukkan pada Gambar 5.22.
Senyawa prodrug dalam keadaan padat digunakan secara per oral masuk ke dalam
saluran cerna. Dalam lumen usus, senyawa prodrug mengalami proses disolusi dan
terdispersi secara molekuler menjadi bentuk larutan. Larutan senyawa prodrug dengan
108
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
konsentrasi yang besar menjadi kekuatan pendorong proses absorbsi. Larutan senyawa
prodrug mengalami absorbsi dalam saluran cerna melewati membran mukosa yang
terdiri dari brush border yang mengandung enzim-enzim termasuk enzim petidase yang
mampu memecah prodrug menjadi senyawa induk KBZ dan asam amino (Fleisher, et
al.,1996). Senyawa induk KBZ dan senyawa prodrug diabsorbsi masuk ke dalam
sirkulasi
sistemik
darah.
Senyawa
prodrug
mengalami
proses
biotransformasi/metabolisme menjadi senyawa induk KBZ dan asam amino. Senyawa
induk akan didistribusikan menuju tempat aksi obat dan tahap berikutnya obat akan
diekskresi melalui ginjal keluar dalam urin (Shargel et al., 2005; Stella et al., 2007).
Biotransformasi senyawa prodrug menjadi obat karbamazepin (KBZ) di lumen usus
ditentukan oleh nilai konstante laju pemutusan ikatan prodrug menjadi obat (kp).
Kelarutan bentuk prodrug (SPD) jauh lebih besar daripada kelarutan obat karbamazepin
(SD) oleh karena itu nilai konstante laju absorbsi bentuk prodrug (kaPD) jauh lebih besar
dari pada nilai konstante laju absorbsi obat (KaD). Ketersediaan obat dalam tubuh setelah
pemberian secara oral, dipengaruhi oleh sifat fisikokimia obat (kelarutan, disolusi dan
koefisien partisi) dan faktor biologi tempat absorbsi. Laju dan besar absorbsi obat
ditentukan oleh laju disolusi dibandingkan dengan laju transit melewati usus dan profil
permeabilitas usus halus. Suatu obat yang memiliki laju disolusi lebih lambat daripada
laju absorbsi akan diabsorbsi lebih sedikit terutama bila obat diabsorbsi pada lokasi
tertentu di saluran cerna (Sinko, 2011).
Berdasarkan prediksi model kompartemen Gambar 5.22 dapat dibuat persamaan
untuk memprediksi kadar obat dalam masing-masing kompartemen. Kadar KBZ dalam
plasma dapat dihitung dengan persamaan 5.1 di bawah ini.
d [ PD ] p
dt
[ PD ]P 
 k aPD [ PD ]u  k m [ PD ]P
................................... (5.1)
k aPD F [ PD ]u kmt
(e
 e kaPDt )
k aPD  k m
...................................(5.2)
Kadar obat karbamazepin dalam plasma dapat dihitung dengan persamaan 5.3 di
109
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
bawah ini.
d [ D ]P
 k m [ PD ] p  k el [ D]P
dt
[ D ]P 
....................................... (5.3)
k m [ PD ]P kmt
(e
 e kelt )
k el  k m
........................................(5.4)
Kadar obat karbamazepin dalam urin dapat diprediksi dengan persamaan 5.5 di
bawah ini.
d [ D]u
 k el [ D]P
dt
.....................................(5.5)
5.3.3 Parameter Farmakokinetika Senyawa Prodrug dan Campuran Fisik
Dari data uji bioavalabilitas (Lampiran 19) dilakukan perhitungan parameter
farmakokinetika. Parameter farmakokinetika ditentukan dengan terlebih dahulu
menghitung konstante laju absorbsi (ka) dan konstante laju eliminasi (kel).
Penentuan
konstante laju absorbsi (ka) dan konstante laju eliminasi (kel) dari masing-masing
perlakuan senyawa uji diperoleh dari fase absorbsi dan fase eliminasi data
bioavailabiltas. Proses absorbsi dan eliminasi mengikuti kinetika orde 1, sehingga nilai
ka dan kel dapat dihitung berdasarkan rumus kinetika orde 1. Plot hubungan antara log
kadar KBZ dalam darah terhadap waktu dari masing-masing perlakuan menghasilkan
persamaan regresi dengan suatu nilai slope. Nilai konstante laju absobsi (ka) dan
konstante laju eliminasi (kel) dapat dihitung dari (k) = slope x 2,303 (Shargel et al.,
2005). Haga ka dari masing-masing senyawa uji dapat dilihat pada Tabel 5.17.
Pembentukan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino bertujuan untuk
meningkatkan kelarutan senyawa KBZ dalam air dan setelah berada dalam tubuh
prodrug diurai menjadi senyawa induk KBZ oleh enzim-enzim peptidase yang terdapat
dalam saluran cerna, darah, dan jaringan yang ada dalam tubuh (Stella et al., 2007).
110
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 5.17 Nilai ka masing-masing senyawa dalam plasma darah kelinci
Senyawa
KBZ
P KBZ-GLI
P KBZ-ALA
P KBZ-LIS
CF KBZ-GLI
CF KBZ-ALA
CF KBZ-LIS
Persamaan Regresi
y = 0,0855 x - 0,1232
y = 0,2053 x - 0,2158
y = 0,5600 x + 0,7100
y = 0,2174 x + 0,3338
y = 0,1318 x - 0,5070
y = 0,2102 x - 0,1491
y = 0,1918 x + 0,0902
nilai r
0,9918
1,0000
1,0000
0,9986
0,9809
0,9902
0,9716
ka (jam-1)
0,20
0,47
1,28
0,50
0,30
0,48
0,44
Kelarutan suatu obat berpengaruh terhadap disolusinya dan disolusi dapat
digunakan untuk memprediksi ketersediaan hayati obat dalam tubuh (bioavailabilitas)
secara in vitro (Shargel et al., 2005). Hasil uji sifat fisikokimia menunjukkan bahwa
kelarutan bentuk prodrug PD-KBZ-ALA > PD-KBZ-LIS > PD-KBZ-GLI lebih besar
daripada kelarutan campuran fisiknya maupun senyawa awal KBZ. Kelarutan senyawa
prodrug berkorelasi dengan disolusinya, namun tidak demikian dengan campuran fisik.
Pembentukan polimorf dihidrat KBZ pada campuran fisik CF-KBZ-AA yang diteliti
menyebabkan kelarutannya tidak berbeda bermakna dibandingkan kelarutan senyawa
awal KBZ namun adanya asam amino GLI, ALA, atau LIS mampu meningkatkan
disolusinya sampai menit ke-30.
Disolusi merupakan proses kinetik (bergantung pada waktu) dan menggambarkan
tahap akhir pelepasan obat sebelum obat diabsorbsi dan memberikan efek farmakologi
(Sinko, 2011). Senyawa yang memiliki disolusi lebih baik, akan dilepas secara
sempurna sehingga menghasilkan kadar obat dalam plasma yang lebih tinggi. Oleh
karena itu, disolusi dapat memengaruhi mula kerja, intensitas, dan durasi respon
terapeutik dan mengendalikan keseluruhan aspek bioavailabilitas (Ansel et al., 2011).
Konstante laju absorbsi (ka) berkorelasi dengan konstante laju disolusi. Data hasil
penelitian menunjukkan bahwa senyawa yang memiliki disolusi besar memberikan nilai
ka yang besar pula. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA memiliki nilai ka paling besar di
antara senyawa yang diuji, sebanding dengan hasil kelarutan dan disolusinya. Demikian
halnya terjadi pada senyawa prodrug PD-KBZ-LIS dan PD-KBZ-GLI.
111
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Dari data diketahui nilai konstante laju absorbsi (ka) senyawa prodrug > campuran
fisik > KBZ. Nilai ka hasil penelitian menunjukkan bahwa kecepatan absorbsi obat
masuk ke dalam sistemik dipengaruhi oleh laju disolusi senyawa secara in vitro. Ada
korelasi antara konstante laju disolusi senyawa uji dengan nilai konstante laju absorbsi
obat masuk ke dalam sistem sistemik. Senyawa yang memiliki laju disolusi cepat juga
memiliki laju absorbsi besar. Dalam saluran cerna tersedia senyawa terlarut dalam
jumlah besar bagi senyawa yang memiliki disolusi besar. Oleh karenanya tersedia
gradien konsentrasi yang besar sebagai kekuatan pendorong dalam absorbsi masuk ke
dalam sirkulasi sistemik, terutama bagi senyawa yang ditranspor dengan mekanisme
difusi pasif (Shargel et al., 2005; Sinko, 2011). Hasil yang diperoleh menunjukkan
bahwa pembentukan senyawa prodrug selain dapat memperbaiki kelarutan dan disolusi
karbamazepin juga dapat memperbaiki laju absorbsinya.
Waktu paruh (t1/2) merupakan parameter farmakokinetika yang dapat digunakan
untuk menggambarkan lama obat berada dalam tubuh. Waktu paruh menyatakan waktu
yang dibutuhkan sehingga kadar obat dalam tubuh tinggal separuhnya. Hasil penelitian
dalam Tabel 5.18 dapat diketahui bahwa t1/2 ditentukan oleh nilai konstante laju
eliminasinya (kel). Semakin besar nilai kel maka semakin kecil atau semakin singkat obat
berada dalam tubuh (Shargel et al., 2005). Data menunjukkan bahwa KBZ dan
campuran fisik memiliki nilai kel kurang lebih sama. Hal ini dikarenakan dalam cairan
tubuh campuran fisik akan terdisosiasi menjadi senyawa awal KBZ dan asam amino.
Campuran fisik dalam tubuh akan dieliminasi sesuai dengan senyawa induk KBZ,
sehingga menghasilkan nilai kel dan waktu paruh yang tidak berbeda. Sebaliknya
senyawa prodrug dalam cairan tubuh memiliki struktur molekul yang berbeda dari
struktur molekul KBZ. Oleh karenanya nilai kel juga berbeda dan dari data diketahui
nilai kel senyawa prodrug lebih besar daripada nilai kel KBZ.
Waktu mencapai kadar maksimum obat dalam darah dinyatakan dengan tmaks. nilai
tmaks dapat dihitung dari persamaan 5.2.
112
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
tmaks =
ln( ka / k )
ka  k
........................................... (5.2)
Waktu mencapai kadar maksimum, tmaks bergantung pada konstante laju absorbsi (ka)
dan konstante laju eliminasi (kel). Absorbsi tercepat akan mengakibatkan waktu untuk
mencapai kadar puncak dalam plasma (tmaks) menjadi lebih pendek (Shargel et al., 2005).
Tabel 5.19 memperlihatkan nilai tmaks senyawa prodrug PD-KBZ-ALA yang memiliki
nilai ka paling besar menunjukkan nilai tmaks paling pendek. Waktu mencapai kadar
maksimum, tmaks senyawa prodrug lebih cepat dibandingkan senyawa awal KBZ
maupun campuran fisik.
Tabel 5.18 Nilai kel masing-masing perlakuan dalam plasma darah kelinci
kel
Senyawa
Persamaan regresi
nilai r
(jam-1)
KBZ
y = 0,0579 x + 0,8240
0,9948
0,13
P KBZ-GLI
y = 0,1679 x + 1,2418
0,9999
0,38
P KBZ-ALA
y = 0,1001 x + 0,7476
0,9796
0,23
P KBZ-LIS
y = 0,1073 x + 0,9972
0,9862
0,25
CF KBZ-GLI
y = 0,0513 x + 0,4937
0,9766
0,12
CF KBZ-ALA
y = 0,0542 x + 0,5661
0,9509
0,12
CF KBZ-LIS
y = 0,0558 x + 0,9533
0,9466
0,13
t1/2
(jam)
5,33
1,82
3,01
2,77
5,78
5,78
5,33
Tabel 5.19 Hasil perhitungan k absorbsi (ka), k eliminasi (kel) dan tmaks
dari masing-masing senyawa dalam plasma darah kelinci
Senyawa
ka (jam-1)
kel (jam-1)
tmaks (jam)
KBZ
0,20
0,13
6,14
P KBZ-GLI
0,47
0,38
2,18
P KBZ-ALA
1,28
0,23
1,63
P KBZ-LIS
0,50
0,25
2,77
CF KBZ-GLI
0,30
0,12
5,09
CF KBZ-ALA
0,48
0,12
3,85
CF KBZ-LIS
0,44
0,13
3,93
Karbamazepin menunjukkan nilai tmaks paling lama dibandingkan bentuk senyawa
prodrug maupun campuran fisik. Fakta ini memperkuat pendapat bahwa senyawa obat
113
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
yang memiliki kelarutan dalam air kecil, maka laju disolusi akan merupakan tahap
penentu kecepatan ketersediaan hayati obat dalam tubuh (Shargel et al., 2005). Waktu
mencapai kadar puncak yang lebih singkat pada senyawa prodrug akan memberikan
dampak terhadap mula kerja obat (onset of action) yang lebih cepat dibandingkan
senyawa awal KBZ maupun campuran fisik (Ansel, 2011).
Tabel 5.20 Parameter farmakokinetika (tmaks, Cmaks, dan AUC0-12 ) dari
masing-masing senyawa dalam plasma darah kelinci
AUC0-12 (μg jam/mL)
Senyawa
tmaks (jam)
Cmaks (μg/mL)
KBZ
6,14
2,56
20,59
P KBZ-GLI
2,18
1,62
15,47
P KBZ-ALA
1,63
4,38
21,99
P KBZ-LIS
2,77
6,75
34,48
CF KBZ-GLI
5,09
1,38
11,88
CF KBZ-ALA
3,85
2,04
18,08
CF KBZ-LIS
3,93
4,85
37,31
Kadar puncak dalam plasma, Cmaks adalah kadar obat maksimum dalam plasma
setelah pemakaian obat secara oral. Cmaks merupakan petunjuk bahwa obat diabsorbsi
dalam jumlah cukup untuk memberikan respon terapeutik. Untuk mencapai kadar
puncak dalam plasma melibatkan proses absorbsi dan eliminasi. Kadar puncak dalam
plasma (Cmaks) senyawa uji dapat dilihat pada Tabel 5.21, menunjukkan bahwa senyawa
prodrug PD-KBZ-LIS memberikan kadar paling tinggi sebesar 6,77 μg/mL.
Uji Kruskal-Wallis untuk membandingkan Cmaks senyawa uji dapat dilihat pada
Tabel 5.21. Hasil menunjukkan bahwa Cmaks senyawa prodrug meningkat tidak
bermakna dibandingkan senyawa KBZ maupun campuran fisiknya. Nilai Cmaks
menunjukkan pembentukan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-LIS dan
PD-KBZ-ALA dapat meningkatkan kadar puncak KBZ dalam plasma tidak bermakna
dibandingkan KBZ maupun campuran fisiknya.
Hasil penelitian terhadap hewan coba kelinci menunjukkan Cmaks senyawa prodrug
PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS sebesar 4,38 - 6,77 μg/mL dicapai pada saat jam ke
1,63 dan 2,77. Untuk mengetahui efektivitas senyawa uji, maka dilakukan uji
Kruskal-Wallis dilanjutkan dengan Mann Whitney terhadap kadar KBZ dalam plasma
114
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
saat 2 jam dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 5.22 dan Tabel 5.23.
Tabel 5.21 Hasil uji Kruskal Wallis dan Mann-Whitney untuk mengetahui
pengaruh jenis senyawa terhadap kadar maksimal KBZ dalam plasma
darah kelinci
Jenis sistem
N
Rerata kadar KBZ
Kruskal-Wallis
(μg/mL) ± SE
Hasil
Kesimpulan
KBZ
5
2,59 ± 0,52
PD-KBZ-GLI
5
2,88 ± 0,46
PD-KBZ-ALA
5
4,38 ± 3,60
Χ2 = 8,245
PD-KBZ-LIS
5
6,77 ± 3,45
p= 0,221
Beda tidak
CF-KBZ-GI
5
1,49 ± 0,24
bermakna
CF-KBZ-ALA
5
2,06 ± 0,60
CF-KBZ-LIS
5
4,90 ± 1,65
Total
35
Hasil uji Mann-Whitney kadar KBZ setelah pemakaian 2 jam menunjukkan bahwa
senyawa prodrug PD-KBZ-LIS memberikan kadar meningkat bermakna dibandingkan
KBZ, namun memberikan kadar meningkat tidak bermakna dibandingkan campuran
fisik CF-KBZ-LIS. Hal ini menunjukkan bahwa pembentukan senyawa prodrug
PD-KBZ-LIS tidak hanya mampu meningkatkan kelarutan maupun disolusi melainkan
mampu meningkatkan bioavailabilitas KBZ.
Tabel 5.22 Hasil Uji Kruskal Wallis dan Mann-Whitney untuk mengetahui
pengaruh jenis senyawa terhadap C2jam KBZ dalam plasma darah kelinci
Jenis sistem
N
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
CF-KBZ-GI
CF-KBZ-ALA
CF-KBZ-LIS
Total
5
5
5
5
5
5
5
35
Rerata kadar KBZ
(μg/mL) ± SE
1,11 ± 0,23 a
1,56 ± 0,51 a
3,63 ± 2,64 a
6,65 ± 3,54 b
0,75 ± 0,23 a
1,84 ± 0,56 a
2,79 ± 1,30 a
Kruskal Wallis
Hasil
Kesimpulan
Χ2 = 9,318
p= 0,156
Beda tidak
bermakna
Keterangan: superscript yang sama menunjukkan hasil uji Mann-Whitney dengan p > 0,05
115
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 5.23 Hasil Uji Mann-Whitney untuk mengetahui perubahan kadar KBZ
dalam plasma setelah pemakaian senyawa uji 2 jam
NO
Kelompok yang diuji
a
b
KBZ
PD-KBZ-GLI
KBZ
PD-KBZ-ALA
KBZ
PD-KBZ-LIS
KBZ
CF-KBZ-GLI
KBZ
CF-KBZ-ALA
KBZ
CF-KBZ-LIS
PD-KBZ-GLI
CF-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
CF-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
CF-KBZ-LIS
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Hasil
Z=-0,522 p=0,602
Z=-0,104 p=0,917
Z=-1,984 p=0,047
Z=-1,149 p=0,251
Z=-1,149 p=0,251
Z=-1,149 p=0,251
Z=-1,149 p=0,251
Z=-0,522 p=0,602
Z=-1,149 p=0,251
Mann Whitney
Kesimpulan
Beda tidak bermakna
Beda tidak bermakna
Beda bermakna
Beda tidak bermakna
Beda tidak bermakna
Beda tidak bermakna
Beda tidak bermakna
Beda tidak bermakna
Beda tidak bermakna
Proses absorbsi selain dipengaruhi oleh sifat fisikokimia obat juga dipengaruhi
faktor biologis tempat absorbsi. Sifat fisikokimia obat yang berperan utamanya adalah
kelarutan dan lipofilisitas (Shargel et al., 2005). Kelarutan dan disolusi berpengaruh
terhadap jumlah obat yang melarut pada tempat absorbsi. Bila mekanisme absorbsi
merupakan proses difusi pasif, maka senyawa yang melarut dengan jumlah lebih besar
akan memberikan gradien konsentrasi yang besar pada kadar obat yang masuk ke dalam
sirkulasi sistemik. Gradien konsentrasi yang besar itu berperan terhadap tenaga
pendorong absorbsi obat dalam sirkulasi sistemik, sehingga diperoleh kadar obat dalam
plasma lebih besar (Shargel et al., 200512).
Lipofilisitas secara in vitro dapat diprediksi dengan menentukan koefisien partisi
senyawa obat. Bentuk prodrug merupakan senyawa yang aktif setelah masuk dalam
tubuh karena mengalami proses pemutusan ikatan secara enzimatis menjadi senyawa
induk. Senyawa prodrug yang diberikan pada hewan coba akan mengalami pemutusan
ikatan secara enzimatis oleh enzim peptidase yang terdapat pada sepanjang saluran
cerna, darah dan jaringan lain menjadi senyawa induk KBZ dan asam amino yang
berperan sebagai promoeity (Stella et al., 2007).
Faktor biologis yang memengaruhi proses absorbsi seperti struktur saluran cerna,
motilitas saluran cerna, waktu pengosongan lambung dan kecepatan aliran darah sangat
bervariasi pada setiap individu. Hewan coba kelinci yang digunakan pada percobaan ini
dapat diminimalkan pengaruh faktor biologisnya dengan cara dibatasi persyaratan
terhadap usia, jenis kelamin, jenis kelinci, berat badan dan makanan yang diberikan.
116
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Selain faktor-faktor tersebut adanya nutrien dalam saluran cerna juga akan
memengaruhi proses absorbsi.
Penelitian Hecker et al. (2003) menunjukkan bahwa, senyawa prodrug
cephalosporin yang dibuat dengan gugus promoeity asam amino mengalami pemutusan
ikatan menjadi senyawa induk dalam plasma darah. Kecepatan pemutusan ikatan
senyawa prodrug cephalosporin dengan gugus promoeity asam amino rantai lebih
panjang terjadi lebih cepat daripada asam amino rantai pendek. Senyawa prodrug
PD-KBZ-LIS dengan rantai samping gugus (CH2)4NH2 memiliki rantai samping lebih
panjang daripada senyawa PD-KBZ-ALA dengan rantai samping CH3. Fenomena Cmaks
dan AUC0-12 senyawa PD-KBZ-LIS yang lebih besar daripada senyawa PD-KBZ-ALA
dapat dihubungkan dengan kecepatan pemutusan senyawa prodrug dalam plasma darah.
Untuk itu diperlukan penelitian berkaitan dengan kecepatan pemutusan ikatan senyawa
prodrug secara enzimatis dan kimiawi.
Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA memiliki struktur molekul yang lebih kecil
daripada senyawa PD-KBZ-LIS dan nilai koefisien partisi yang lebih besar bermakna
(1,89) daripada senyawa PD-KBZ-LIS (1,13). Struktur molekul yang lebih kecil dan
lipofilisitas yang lebih baik memungkinkan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA diabsorbsi
dalam jumlah lebih banyak dalam bentuk senyawa prodrug. Pemutusan ikatan senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA menjadi senyawa induk KBZ lebih banyak terjadi dalam plasma
darah. Pemutusan ikatan senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menjadi senyawa induk KBZ
dalam darah memerlukan waktu lebih lama dibandingkan pemutusan ikatan senyawa
prodrug PD-KBZ-LIS. Oleh karena itu kadar KBZ dalam plasma darah dari senyawa
prodrug PD-KBZ-ALA lebih rendah daripada senyawa prodrug PD-KBZ-LIS.
Area under curve (AUC) menyatakan ukuran dari jumlah bioavailabilitas suatu obat.
AUC mencerminkan total obat aktif yang diabsorbsi mencapai sirkulasi sistemik. nilai
AUC dipengaruhi oleh dosis yang diberikan, dalam penelitian ini besar dosis yang
diberikan antar perlakuan dibuat sama yaitu sebesar 0,5 mol (setara 120 mg KBZ).
Profil bioavailabilitas yang diperoleh dalam penelitian ini menunjukkan fase eliminasi
dari masing-masing senyawa belum berlangsung dengan sempurna. Oleh karena itu data
AUC yang disajikan sampai jam ke-12 belum mampu menggambarkan jumlah total
obat yang ada dalam plasma darah setelah pemberian secara per oral.
Tabel 5.23. menunjukkan nilai AUC0-12 dari masing-masing perlakuan. Data yang
117
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
diperoleh menunjukkan
nilai
AUC0-12
senyawa
prodrug
PD-KBZ-ALA dan
PD-KBZ-LIS lebih besar daripada nilai AUC0-12 KBZ. Nilai AUC0-12 senyawa prodrug
PD-KBZ-GLI lebih kecil daripada nilai AUC0-12 KBZ, meskipun diketahui bahwa nilai
ka senyawa prodrug PD-KBZ-GLI lebih besar daripada KBZ. Demikian juga terjadi
pada campuran fisik CF-KBZ-GLI memiliki nilai AUC0-12 lebih kecil daripada KBZ dan
senyawa prodrug PD-KBZ-GLI. Peningkatan kelarutan dalam air senyawa prodrug
PD-KBZ-GLI
yang
kemudian
berdampak
terhadap
peningkatan
disolusinya,
memberikan kadar KBZ yang lebih besar di tempat absorbsi. Fenomena ini
menunjukkan bahwa meskipun kecepatan absorbsi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI
besar namun tidak diikuti dengan kadar KBZ dalam plasma darah yang besar pula.
Kecepatan absorbsi senyawa obat ditentukan oleh jumlah obat di tempat absorbsi,
namun tidak menggambarkan jumlah obat yang diabsorbsi. Hal ini terlihat pada kadar
Cmaks campuran fisik CF-KBZ-GLI maupun senyawa prodrug PD-KBZ-GLI yang lebih
rendah daripada semua senyawa yang diuji.
Uji bioavalabilitas secara keseluruhan terhadap senyawa prodrug menunjukkan
bahwa laju disolusi merupakan karakteristik fisikokimia penentu absorbsi. Pembentukan
prodrug mampu meningkatkan laju disolusi KBZ dibandingkan senyawa awal KBZ
maupun campuran fisik. Laju disolusi yang meningkat mampu memberikan jumlah
KBZ terlarut yang besar di tempat absorbsi sehingga merupakan tenaga pendorong bagi
absorbsi KBZ masuk ke dalam sirkulasi sistemik. Pemilihan asam amino yang
digunakan sebagai promoeity perlu dipertimbangkan, tidak hanya mampu meningkatkan
kelarutan senyawa obat tetapi harus dipertimbangkan pengaruhnya terhadap proses
absorbsi.
Berdasarkan hasil uji sifat fisikokimia (kelarutan, disolusi, dan koefisien partisi)
dan uji bioavailabilitas (tmaks, Cmaks, dan AUC0-12) di antara ketiga senyawa prodrug yang
dibuat maka senyawa prodrug PD-KBZ-LIS merupakan senyawa yang dipilih untuk
dikembangkan lebih lanjut.
118
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
5.4. TEMUAN BARU DARI PENELITIAN YANG DILAKUKAN
Temuan baru dari penelitian yang telah dilakukan adalah pembentukan senyawa
prodrug dari senyawa awal karbamazepin dengan gugus promoeity asam amino alanin
dan lisin membentuk senyawa baru PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS mampu
meningkatkan kelarutan karbamazepin sehingga mampu mempercepat waktu untuk
mencapai kadar maksimum (tmaks) dan meningkatkan kadar maksimum (Cmaks)
karbamazepin dalam plasma darah.
119
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan:
1. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS dapat dibuat
dari senyawa awal KBZ.
2. Senyawa prodrug memperbaiki sifat fisikokimia senyawa KBZ dengan
meningkatkan KBZ yang terlarut dalam senyawa prodrug sebesar 533,44 - 748,38
μg/mL, kelarutan tersebut meningkat dibandingkan kelarutan KBZ yaitu sebesar
278,62 μg/mL; meningkatkan efisiensi disolusi (ED30) KBZ dalam senyawa
prodrug sebesar 37,90 - 64,27 %, ED30 tersebut lebih besar dibandingkan senyawa
KBZ yaitu sebesar 13,69 %; dan nilai log koefisien partisi senyawa prodrug
diperoleh sebesar 1,13 - 1,89, nilai tersebut lebih rendah dibandingkan senyawa
awal KBZ sebesar yaitu 2,41.
3. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS memperbaiki bioavailabilitas
senyawa awal KBZ dengan mempersingkat tmaks KBZ dalam senyawa prodrug
sebesar 1,63 - 2,77 jam, nilai tmaks tersebut lebih singkat dibandingkan senyawa
awal KBZ yaitu sebesar 6,14 jam; meningkatkan nilai Cmaks KBZ dalam senyawa
prodrug sebesar 4,38 - 6,75 μg/mL, nilai Cmaks tersebut lebih besar dibandingkan
senyawa awal KBZ yaitu sebesar 2,56 μg/mL; dan meningkatkan nilai AUC0-12
KBZ dalam senyawa sebesar 21,99 - 34,48 μg jam/mL, nilai AUC0-12 tersebut lebih
besar dibandingkan senyawa awal KBZ sebesar yaitu 20,59 μg jam/mL.
4. Senyawa prodrug PD-KBZ-LIS merupakan senyawa terpilih untuk dikembangkan
menjadi bahan baku alternatif yang mampu memperbaiki kelarutan dan
bioavailabilitas KBZ.
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
6.2 SARAN
Untuk menjelaskan fenomena enzimatis senyawa prodrug di dalam tubuh perlu
dilakukan uji kecepatan pemutusan ikatan senyawa prodrug secara kimiawi dan
enzimatis. Demikian pula dengan stabilitas senyawa prodrug yang diperoleh agar
dapat dikembangkan menjadi bahan baku alternatif karbamazepin yang mampu
dibuat menjadi bentuk sediaan farmasi yang aman, efektif, dan berkualitas.
121
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR PUSTAKA
Aaltonen J, Alleso M, Mirza S, Koradia V, Gordon KC, Rantanen J, 2009. Solid form
screening – A review, Eur J. Pharm. and Biopharm, 71: 23-37.
AIST, IR Spectrum: Carbamazepine. [Internet sitasi 2 Juni 2006]. Didapat dari:
http://www.aist.go.jp.
Ali W, Badawi AA, Mahdy MA, Hanan ME, 2013. Formulation and Evaluation of
Carbamazepine 200 mg Immediate Release Tablets Using Polyethylene Glycol
6000, Int J Pharm Pharm Sci 5 (1) : 114-119.
Amidon GL, Lennernas H, Shah VP, Crison, JR, 1995. A theoretical basis for a
biopharmaceutic drug classification: the correlation of in vitro drug product
dissolution and in vivo bioavailability. Pharm Res, 12: 413-420.
Ansel HC, Popovich NG, Allen LV, 2011. Pharmaceutical Dosage Form and Drug
Delivery System, 9 th ed., Malvern : Williams & Wilkins, 104.
Askenazi DJ, 2004. Management of a severe carbamazepine overdose using albuminenhanced continous venous hemodyalysis, Pediatric, 113 (2): 406-409.
Aulton ME, 1988. Pharmaceutics, The Science of Dosage Form Design, International
Student Edition, Churchill Livingstone, Edinburg, London.
Avis KA, Lachman L, Lieberman HA, 1992. Pharmaceutical Dosage Form : Parenteral
Medication, Volume 1, 2nd Ed, Marcel Dekker Inc, New York.
Benoiton NL, 2006. Chemistry of Peptide Synthesis, CRC Press, New York, 12-13, 30-31,
197-198.
Bhise SB and Rajkumar M, 2008. Effect of HPMC on solubility and Dissolution of
Carbamazepine Form III in Simulated Gastrointestinal Fluids, Asian J. Pharm, 2: 3842
Blagden N, Matas M, Gavan PT, York P, 2007. Crystal engineering of active
pharmaceutical ingredients to improve solubility and dissolution rates, Adv. Drug
Dev. Rev., 59: 617-630.
Bosselmann S and William III RO, 2012. Route-specific challanges in delivery of poorlywater soluble drugs in Formulating Poorly Water Soluble Drugs, Springer, New
York, 1-22.
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Bley H, Fussnegger B, Bodmeier R, 2010, Characterization and stability of solid
dispersions based on PEG.polymer blends, Int. J Pharm., 390: 165-173.
Budavari, 2001, The Merc Index, 13th Ed., Whitehouse Station, NJ: Merck Research
Laboratories of Merck & Co, Inc, New Jersey, 1784.
Carino SR, Speery DC, Hawley M, 2006. Relative Bioavailability Estimation of
Carbamazepine Crystal Forms Using an Artificial Stomach-Duodenum Model, J.
Pharm. Sci., 95 (1): 118-125.
Chen XQ, Antman MD, Gessenberg C, Gudmandsson OS, 2006. Discovery Pharmaceutics,
Challenges & Opportunities, AAPS Journal, 2: E 402-E408.
Chieng N, Aaltonen J, Saville D, Rades T, 2009. Physical characterization and stability of
amorphous indomethacin and ranitidine hydrochloride binary systems prepared by
mechanical activation, Eur J. Pharm. and Biopharm, 71: 47-54.
Craig DQM, and Reading M, 2007. Thermal Analysis of Pharmaceticals. CRC Press
Tayloor and Francis Group, New York, 1-22.
Dahan A, Miller JM and Amidon GL, 2009. Prediction of Solubility and Permeability Class
Membership : Provisional BCS Classification of the World’s Top Oral Drugs, AAPS
J., 4: 740-746.
Departemen Kesehatan Republik Indonesia, 1995. Farmakope Indonesia, edisi IV,
Departemen Kesehatan Republik Indonesia, Jakarta, 989-992.
Deshmukh M, Shaop, Kutscher HL, Gao D, Sinko PJ, 2010. A series of α-amino acid Ester
Prodrugs of Camphothecin : In Vitro Hydrolysis and A 549 Human Long Carcinoma
Cell Cytotoxicity, J. Med Chem, 53(3): 1038-1047.
Desh Raj S, Amit JA, Amit T, 2011. Solubilization of Poorly Soluble Drugs : A Review,
IJPSR, II(I): 91-99.
Dressman J, 2007. Drug Solubility : How to measure it, how to improve it, Adv. Drug Dev.
Rev., 59: 531-532.
Faller B and Ertl P, 2007. Computational approaches to determine drug solubility, Adv.
Drug Deliv. Rev., 59 (7):533-545.
Fessenden RJ and Fessenden JS, 1982. Kimia Organik, Edisi 2, Terjemahan Pudjaatmaka,
Erlangga Press, Jakarta, 146-149, 383-394.
Fleisher D, Bong R, Steward BH, 1996. Improved oral drug delivery : solubility limitations
overcome by the use of prodrugs. Adv. Drug Dev. Rev., 19: 115-130.
123
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Florence AT and Attwood D, 2006. Physicochemical Principles of Pharmacy, 4th Ed,
Pharmacetical Press, London, 56-91, 140-176.
Gibson M, 2004. Pharmaceutical Preformulation and Formulation : A Practical Guide
from Candidate Drug Selection to Commercial Dosage Form, Interpharm/CRC,
Florida, 21-88.
Guarino VR, Karunaratne V and Stella VJ, 2007. Sulfenamides as prodrugs of NH-acidic
compounds : A new prodrug option for the amide bond, Bioorg. Med. Chem. Lett.,
17: 4910-4913.
Grzesiak, Adam L, Lang, Meidong, Kim, Kibum, Matzger, and Adam J, 2003. Comparison
of the Four Anhydrous Polymorphs of Carbamazepine and the Crystal Structure of
Form I, J. Pharm. Sci., 92: 2260–2271.
Han HK, 2000. Targeted Prodrug Design to Optimize Drug Delivery, AAPS Pharm., 2(1):
1-11.
Harris RK, Ghi PY, Puschmann H, Apperley DC, Griesser UJ, Hammond RB, Ma C,
Roberts KJ, Pearce GJ, Yates JR, and Pickard CJ, 2005. Structural Studies of the
Polymorphs of Carbamazepine, its Dihydrate and Two Solvates, Org Pro Res and
Dev, 9: 902-910.
Harminta, 2004. Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara Perhitungannya, Majalah
Ilmu Kefarmasian, I (6): 117-133.
Hecker JH, Calkins T, Price ME, Huie K, Chen S, Glinka TW, and Dudley MN, 2003.
Prodrugs of Cephalosporin RWJ-333441 (MC-04,546) with Improved Aqueous
Solubility, J Antimicrob Agents Chemother, 6: 2043-2046.
Hemenway JN, Jarho P, Henri JT, Nair SK, Vandervelde D, Georg GI, and Stella VJ, 2010.
Preparation and Physichochemical Characterization of Novel Water-Soluble Prodrug
of Carbamazepine, J Pharm Sci, 4: 1810-1825.
Horter D and Dressman JB, 2001. Influence of physicochemical properties on dissolution
of drugs in the gastrointestinal tract. Adv. Drug Dev. Rev., 46: 75-87.
Husniati, 2008. Sintesis Senyawa Analog UK-3A : 3-Hidroksi-N-Oktil Pikolinamida, 2Hidroksi-N-Fenil-Benzamida, 3-Hidroksi-N-Fenilpikolinamida, dan 2-Hidroksi-NOktilbenzamida dan Uji Bioaktivitas Secara In Vitro Terhadap Sel Kanker Murine
Leukemia P-388, Tesis, Universitas Indonesia.
Isadiartuti D, Soemartina and Widyastuti N, 2009, The Formation of Inclusion Complex of
Carbamazepine-hydroxypropyl-β-cyclodextrin, poster presented to the Joint
conference 2nd Unair-USM, Surabaya, Indonesia.
124
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Jalali MB, Mohajjel N, Valizadeh H, Hanaee J, Jalali AB, Adibkia K, Anoush M,
Sistanizad M, 2006, Evaluation in vitro-in vivo correlation and anticonvulsive effect of
carbamazepine after cogrinding with microcrystalline cellulose, J Pharm. Pharmaceut.
Sci, 3: 307-316.
Javadzadeh Y, Mohammadi A, and Khoei NS, 2009. Improvement of physicomechanical
properties of carbamazepine by recrystallization at different pH values, Acta Pharm.
59: 187–197.
Kawabata Y, Wada K, Nakatani M, Yamada S, and Onoune S, 2011. Formulation design
for poorly water-soluble drugs based on biopharmaceutics classification system :
Basic approaches and practical applications. Int J. Pharm., 420: 1-10.
Kipourus K, Kachrimanis K, Nikolakakis L, Tserki, V, and Malamataris, S, 2006.
Simulataneous Quantification of Carbamazepine Crystal Forms in Ternery Mixtures
(I, III, and IV) by Diffuse Reflectance FTIR Spectroscopy (DRIFTS) and
Multivariate Calibration, J Pharm Sci, 95 (11): 2419-2431.
Kobayashi Y, Ito S, Itai S, and Yamamoto K, 2000. Physichochemical properties and
bioavailability of carbamazepine polymorphs and dihydrates, Int. J. Pharm., 193:
137-146.
Koester LS, Bertual JB, Groch KR, Xavier CR, Moellerke R, Mayorga P, Costa DT, and
Bassani VL, 2004. Bioavailability of carbamazepine : β-cyclodextrin complex in
beagle dogs from hydroxylpropylmethylsellulose matrix tablets, Eur. J. Pharm. Sci,
22: 201-207.
Liu R, 2000. Water Insoluble Drug Formulation, CRC Press, New York, 65-110, 427-454.
Lobenberg R and Amidon GL, 2000. Modern bioavailability, bioequivalence and
biopharmacutics classification system. New scientitific approaches to International
regulatory standards. Eur. J. Pharm. Biopharm, 50: 3-12.
Lund W, 1994. The Pharmaceutical Codex : Principles and Practice of Pharmaceutics,
Twelfth Ed, Pharmaceutical Press, London, 774-777.
Mahalaxmi R, Ravikumar, Pandey1 S and Shirwaikar A, 2009. Effect of Recrystallization
on Size, Shape, Polymorph and Dissolution of Carbamazepine, Int. J. of PharmTech
Res, 1 (3): 725-732.
Masubuchi Y, 2001. Differential selectivity in carbamazepine-induced inactivation of
cytochrome P 450 enzymes in rat and human liver, Arch. Toxicol, 75: 538-543.
125
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Mc Namara and James O, 2001. Drugs Effective in The Therapy of The Epilepsies In :
Hardman, Joel G., Limbird, Lee. E., (Ed), Goodman & Gilman’s : The
Pharmacological Basis of Therapeutics, 10th Ed, McGraw-Hill Co. Inc, Toronto,
533-534.
Meyer MC, Straugan AB, Jarvi EJ, Wood GC, Pelser FR, Shan VP, 1992. The
bioinequivalence of carbamazepine tablets with a history of clinical failures, Pharm
Res., 9(12): 1612-1616.
Moffat, Anthony C, Osselton, David and Brian W, 2004. Clarke’s Analysis of drug and
Poisons, 3rd, Ed Vol II, Pharmaceutical Press, London, 747-749.
Mohanachandran PS, Sindhumol PG and Kiran TS, 2010. Enhancement Of Solubility And
Dissolution Rate: An Overview, Pharmacie Globale, 1(4): 1-10.
Mowafy HM, Alanazi FK, Maghraby GME, 2012. Development and validation of an
HPLC-UV method for the quantification of carbamazepine in rabbit plasma, Saudi
Pharm J., 20: 29-34.
Muller CE, 2009. Prodrug Approaches for Enhancing the Bioavailability of Drugs with
Low Solubility, Chemistry & Biodiversity, 6: 2071-2083.
Murry MJ, 2008. Organic Chemistry, 7th Ed. Thomson Brooks, Hill Valley, 1016-1047.
O'Neil MJ, 2006. The Merck Index : An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and
Biologicals, 14th Ed, Merc & Co Inc, New Jersey, 473-474.
Pavia, DL, Lamphman GM and Kriz GS, 1979. Introduction to Spectroscopy : A Guide for
Students of Organic Chemistry, Saunders College Publishing, Philadelphia, 225- 285.
Pearce RE, Vakkalagadda and Leeder JS, 2002. Pathways of Carbamazepine Bioactivation
in Vitro I. Characterization of Human Cytochromes P450 Responsible for Formation
of 2- and 3-Hydroxylated Metabolites, Drug Met and Disp, 30(11): 1170-1179.
Prajapati, Tejal, Patel and Priyal, 2010. Influence of different solvents on crystal property
and solubility characteristics of Carbamazapine. Int J.PharmTech Res, 2(2): 16151624.
Qiao N, Li M, Schlindwein W, Malek N, Davis A and trappit G, 2011. Pharmaceutical
Cocrystals: An overview, Int. J. Pharm., 419: 1-11.
Rahman Z, Agarabi C, Zidan, Ahmed S, Khan SR, and Mansoor A, 2011. Physicomechanical and Stability Evaluation of Carbamazepine Cocrystal with Nicotinamide,
AAPS PharmSciTech, 12 (2): 693-704.
126
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Rane Y, Mashru R, Sankalia M and Sankalia J, 2007. Effect of Hydrophilic Polymers on
Dissolution Enhancement of Carbamazepine Solid Dispersions Studied Using
Response Surface Methodology, AAPS PharmSciTech, 2: E 1 –E 11.
Rautioa J, Laine K, Gynther M, and Souvolainen J, 2008. Prodrug Approches for CNS
Delivery, AAPS Journal, 1: 92-102.
Rautiob J, Kumpulainen H, Heimbach T, Oliyai R, Oh D, Jarvinen T, and Savolainen J,
2008. Prodrugs : design and clinical applications, Nature, 7: 255-270.
Roche EB, 1987. Bioreversible Carriers in Drug Design, Theory and Application,
Pergamon Press, New York.
Rogers SJ and Cavazos JE, 2008. Epilepsy in Pharmacotherapy pathophysiologic
approach (Dipiro J.T Ed), 7th Ed, Mc. Graw Hill Co. Inc, Toronto, 927-952.
Rustichelli C, Gamberini G, Ferioli V, Gamberini MC, Ficarra R and Tommasini S, 2000.
Solid-state study of polymorphic drugs: carbamazepine. J Pharm and Biomed Anal.,
23(1): 41-54.
Santos CR, Capela R, Pereira CSGP, Valente E, Gouveia L, Pannecouque C, Clerq ED,
Moreira R and Gomes P, 2009. Structure-activity relationships for dipeptide prodrugs
of acyclovir : Implications for prodrug design, Eur. J. Med. Chem, 44: 2239-2346.
Savolainen M, Kogermann K, Heinz A, Aaaltonen J, Peltonen L, Strachan C and Yliruusi J,
2009., Better understanding of dissolution behavior of amorphous drugs by in situ
solid state analysis using Raman spectroscopy, Eur J. Pharm. and Biopharm, 71: 7179.
Šehić, Selma. 2008. Investigation of Variability of Primary Materials on the Intrinsic
Dissolution Behavior of Carbamazepine, Dissertation, University of Basel
Switzerland.
Shargel L, Wu-Pong S and Yu ABC, 2005. Applied Biopharmaceutics and
Pharmacokinetics, 5th Ed. , The McGraw Hill Companies, Boston, 371-391, 411418.
Sinko P and Singhy, 2011. Martin’s Physical Pharmacy and Pharmaceutical Sciences :
Physical Chemical and Biopharmaceutics Principles in the Pharmaceutical Sciences,
6th Ed, Lippincott Wiliams & Wilkins.
Shikhar A., Mommana MM, Gupta SS, Squilante E, 2011. Formulation development of
Carbamazepine-Nicotinamide co-crystals complexed with γ-cyclodextrin using
supercritical fluid process, J.supercrit Fluids, 55(3): 1070-1078.
127
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
SII
Nanotech, DSC Meusurement of Pharmaceuticals-Crystal Polymorphs
Crystallinity, URL. http//www.sint.com, diakses tanggal 2 April 2013.
and
Stella VJ, 1995. A Case for Prodrugs : Fosphenytoin, Advanced Drug Delivery Reviews,
19: 311-330.
Stella VJ and Nti-Addae KW, 2007. Prodrug strategies to overcome poor water solubility,
Adv. Drug Dev. Rev., 59: 677-694.
Stella VJ, Borchard RT, Hagoman MJ, 2007. Prodrugs : Challenges and Rewards, Part 1,
APPS Press, 135-140.
Stegemann S, Leveiller F, Franchi D, de jong H, Linden H, 2007. When poor solubility
becomes an issue : From early stage to proof of concept, Eur J. Pharm Sci, 31: 249261.
Steingrimsdottir H, Gruber A, Palm C, Grimfors G, Kalin M and Eksborg S, 2000.
Bioavailability of Acyclovir after Oral Administration of Acyclovir and Its Prodrug
Valaciclovir to patients with Leukopenia after Chemotheraphy, J. Antimicrob Agents
Chemother, 44 (1): 207-209.
Supranto J, 2000. Tehnik Sampling untuk Survei dan Eksperimen, Rineka Cipta, Jakarta,
35-72.
Suwaldi M, 1987. Low Melting Phenytoin Prodrugs : In Vitro and In Vivo Correlations,
Dissertation, The University of Kansas, USA.
Sweetman and Sean C. 2009. Martindale The Complete Drug Reference, 36th Ed.,:
Pharmaceutical Press, London, 471-477.
United States Pharmacopeial Convention, 2009. Validation of Compendial Procedures in
USP 32 NF 27. United States Pharmacopeial Convention, 733.
Waterbeemd H and Testa B, 2009. Drug Bioavailability, 2nd Completely Revised Ed.
Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, Weinheim.
Yawkolsky SH, 1981. Techniques of Solubilization of Drug, Marcel Dekker Inc, New
York, 183-211.
Zinelaabidine C, Souad O, Zoubir J, Malika B and Nour-Eddine A, 2012. A Simple and
Efficient Method for Deprotection of N-Boc in Various Structurally Diverse Amines
under Water-mediated Catalyst-free Condition, Int. J Chem., 4 (3): 73-79.
128
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 1
Sertifikat Analisis Karbamazepin
S 2001 -0002B-R 1:
I S O!J OO t
IGO .uOO1
GMT
1\1: APrtlOVf.D
C O N(;LUS I U ro
i5tH'F:,!;"IB ;pj
l"REI'.u n :n
}IV/ DATE
--_.
Il'J.t:1 .~ :
tI!JtI: :
I
~~"..
.,.... .., .
I
JUl 4, 81(11
MA"'o/A~CJlIOAT".
i'Df r..: ;h;ttIj§l;j:it~~'1f!ll1}
,i
I
i'!l
MA~U"."CT I ' Ar..R.
(~
'l!f. 1.1-"
~~
i!lTrr f..·.j."' .rr~;~t'J.'n 99 ~
- --- - - --ii - ''''' ' AlB.. - Ij ~tAi'-.'1!...
IReLCAS£J)
f l IHII'O ' ' '.' \Vl'J'1I "<"10'"
I
QAAl'PROVIl.R
DATI:: .L..J~: .,
Tf.LEP110NIl: .
ftA "A X,
1
1t6 ·Qj";' 6 ;8 6827 187
86-(1.~7618B62 7 SI8
ZHf'JIAN O JIUU'OU f'H..-..RMACllUTICAL CO.. LTD
... DDRI': SS. 0;0:; WAlSH", ROAD. ]tAOJ IANO ' ·"" ' ''H OI.) Cil Y. 7.H BJ IA"'O· 3 !1I{>(l(). CH.N.'I
129
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 2
Identifikasi Senyawa Awal Karbamazepin
Gambar 1. Spektrum infra merah senyawa awal karbamazepin
Gambar 2. Termogram senyawa awal karbamazepin
130
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
I
n
t
e
n
s
i
t
a
s
Gambar 3. Difraktogram senyawa awal karbamazepin
131
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 3
Termogram DTA Senyawa Hasil Sintesis
Gambar 1.
Termogram senyawa PD-KBZ-GLI
Gambar 2. Termogram senyawa PD-KBZ-ALA
Gambar 3. Termogram senyawa PD-KBZ-LIS
132
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 4
Spektra UV Senyawa Prodrug
Gambar. Penentuan λmaks senyawa PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA,
dan PD-KBZ-LIS memberikan λmaks = 285 nm
133
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 5
Spektrum FTIR Senyawa Prodrug
85.0
80
75
1039,74
853,75
582,75
953,75 698,71
536,74
456,70
875,69
482,68
1522,65
1304,64
1156,65
752,64
1270,65
1129,62
718,66
1438,59
1249,59
1459,56 1169,65
791,58
647,58
471,55
624,55
70
65
60
55
50
%T45
3050,50
3022,51
3285,44
2968,50
3151,43
40
35
1617,40
1489,39
1602,33
1592,32
1395,28
3483,35
30
3341,35
25
803,41
773,41
20
15
1687,17
10.0
4000.0
3000
2000
cm- 1
1500
1000
450.0
Gambar 1. Spektrum FTIR senyawa PD-KBZ-GLI
75.0
70
65
955,67
867,63
720,63467,63
791,61
60
55
1069,55
1299,52
1325,51
1129,51
50
%T
45
536,68
484,67
802,54
647,55
767,52
623,54
3854,46
40
35
30
2935,44
3158,42
3465,39
1459,45
1522,43
1489,44 1247,42
1618,401386,39
1168,38
1604,391367,39
1593,40
2977,38
3341,34
1687,32
25.0
4000.0
3000
2000
cm- 1
1500
1000
450.0
Gambar 2. Spektrum FTIR senyawa PD-KBZ-ALA
134
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
75.0
70
65
955,67
867,63
720,63467,63
791,61
60
55
1069,55
1299,52
1325,51
1129,51
50
%T
45
536,68
484,67
802,54
647,55
767,52
623,54
3854,46
40
35
30
2935,44
3158,42
3465,39
1459,45
1522,43
1489,44 1247,42
1618,401386,39
1168,38
1604,391367,39
1593,40
2977,38
3341,34
1687,32
25.0
4000.0
3000
2000
cm- 1
1500
1000
450.0
Gambar 3. Spektrum FTIR senyawa PD-KBZ-LIS
135
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 6
H
NMR dan CNMR Senyawa Prodrug
Gambar 1. HNMR senyawa PD-KBZ-GLI
136
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 2. CNMR senyawa PD-KBZ-GLI
137
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 3. HNMR senyawa PD- KBZ-ALA
138
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 4. CNMR senyawa PD-KBZ-ALA
139
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 5. HNMR senyawa PD-KBZ-LIS
140
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 6. CNMR senyawa PD-KBZ-LIS
141
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 7
Difraktogram Senyawa KBZ dan Senyawa Prodrug
Gambar 1. Difraktogram senyawa awal karbamazepin
Gambar 2. Difraktogram senyawa PD-KBZ-GLI
142
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 3. Difraktogram senyawa PD-KBZ-ALA
Gambar 4. Difraktogram senyawa PD-KBZ-LIS
143
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 8
Kurva Baku Karbamazepin dan Campuran Fisik
dengan Metode Spektrofotometer UV
Gambar. Spektra larutan karbamazepin 10 μg/mL dalam larutan KBZ,
CF KBZ-GLI, CF KBZ-ALA, CF KBZ-LIS diperoleh
λ maksimum 285 nm
Tabel. Kurva Baku Karbamazepin pada λmaks 285 nm
Kadar KBZ (μg/mL)
0,51
2,02
5,04
10,08
16,13
20,16
24,19
30,12
Absorban
0,0363
0,1113
0,2812
0,5516
0,8445
1,0896
1,2701
1,5982
Diperoleh persamaan garis regresi : Y = 0,0526 X + 0,0100 ( r = 0,9998)
144
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 9
Kurva Baku Senyawa Prodrug
dengan Metode Spektrofotometri UV
Tabel 1. Kurva baku senyawa prodrug PD-KBZ-GLI
pada λmaks = 285 nm
Kadar Prodrug
PD-KBZ-GLI (μg/mL)
0,5
5,0
10,0
20,0
30,0
50,0
80,0
Absorban
0,0117
0,0974
0,2009
0,3716
0,5517
0,9296
1,4669
Diperoleh persamaan garis regresi : Y = 0,0183 X + 0,0080 ( r = 0,9999)
145
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 2. Kurva Baku Senyawa Prodrug PD-KBZ-ALA
pada λmaks = 285 nm
Kadar Prodrug
PD-KBZ-ALA (μg/mL)
0,5
5,0
10,0
20,0
30,0
50,0
80,0
Absorban
0,0142
0,0933
0,1720
0,3348
0,4884
0,8103
1,2890
Diperoleh persamaan garis regresi : Y = 0,0160 X + 0,0111 (r = 1,0000)
146
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 3. Kurva Baku Senyawa Prodrug PD-KBZ-LIS
pada λmaks = 285 nm
Kadar Prodrug
Absorban
PD-KBZ-LIS (μg/mL)
0,5
5,0
10,0
20,0
30,0
50,0
80,0
0,0192
0,1249
0,2588
0,4207
0,6139
1,0205
1,6189
Diperoleh persamaan garis regresi : Y = 0,0199 X + 0,0272 (r = 0,9992)
147
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 10
Data Uji Kelarutan
Tabel 1 . Data uji kelarutan jenuh karbamazepin dalam media air suling
pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC
Jam ke1
Replikasi
1
2
3
2
1
2
3
3
1
2
3
4
1
2
3
5
1
2
3
6
1
2
3
*)
Pengenceran 250 kali
Absorban
0,0380
0,0392
0,0395
0,0476
0,0470
0,0469
0,0517
0,0502
0,0523
0,0534
0,0521
0,0546
0,0671
0,0691
0,0698
0,0681
0,0701
0,0693
Kadar (x)
0,5319
0,5547
0,5604
0,7143
0,7029
0,7010
0,7922
0,7637
0,8036
0,8245
0,7998
0,8473
1,0847
1,1227
1,1360
1,1037
1,1417
1,1265
X
pengenceran*)
132,98
138,68
140,10
178,57
175,72
175,25
198,04
190,92
200,89
206,12
199,94
211,82
271,18
280,68
284,00
275,93
285,43
281,63
Rerata
SD
137,25
3,8
176,51
1,8
196,62
4,2
205,96
4,8
278,62
6,7
281,00
3,9
148
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Uji Statistik Kelarutan Jenuh
1. Hasil T-test (2-tailed) Penentuan Waktu Kelarutan jenuh KBZ dalam Media Air
Suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC
149
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 2. Data uji kelarutan karbamazepin, campuran fisik dan senyawa prodrug
dalam media air suling pH 6,8 ± 0,05 pada suhu 37 ± 0,5 ºC
Senyawa
KBZ
P KBZ-GLI
P KBZ-ALA
P KBZ-LIS
CF KBZ-GLI
CF KBZ-ALA
CF KBZ-LIS
*)
Replikasi
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Absorban
0,0671
0,0691
0,0698
Kadar (X)
X
Rerata
(μg/mL)
Pengenceran
1,0847
1,1227
1,1360
271,18
280,68*)
284,00*)
0,3227
17,1967
859,84
**)
0,3103
16,5191
825,96
**)
0,3152
16,7869
839,34
**)
0,3195
19,2750
963,75
**)
0,3190
19,2438
962,19
**)
0,3149
18,9875
949,38
**)
0,3564
16,5427
827,14
**)
0,3557
16,5075
825,38
**)
0,3520
16,3216
816,08
**)
0,0616
0,0646
0,0672
0,0629
0,0677
0,0677
0,0702
0,0735
0,0765
0,9802
1,0372
1,0866
1,0049
1,0961
1,0961
1,1436
1,2063
1,2633
(μg/mL)
SD
278,62
6,7
841,71
17,06
958,44
7,89
822,86
5,94
258,77
13,3
266,40
13,1
301,10
15,0
*)
*)
245,06
259,31*)
271,66*)
251,23*)
274,03*)
274,03*)
285,90*)
301,58*)
315,82*)
Pengenceran 250 kali
Pengenceran 50 kali
**)
150
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 11
Anova Uji Kelarutan
Oneway
Descriptives
Kelarutan
95% Confidence Interval for Mean
N
Mean
Std. Deviation
Std. Error
Lower Bound
Upper Bound
Minimum
Maximum
KBZ
3
278.6200
6.65363
3.84148
262.0915
295.1485
271.18
284.00
PD-KBZ-GLI
3
677.9500
13.74489
7.93562
643.8058
712.0942
665.26
692.55
PD-KBZ-ALA
3
748.3800
14.12010
8.15224
713.3037
783.4563
739.64
764.67
PD-KBZ-LIS
3
533.4367
3.85080
2.22326
523.8708
543.0026
529.04
536.21
CF-KBZ-GLI
3
258.6767
13.31130
7.68529
225.6096
291.7438
245.06
271.66
CF-KBZ-ALA
3
266.4300
13.16359
7.60000
233.7298
299.1302
251.23
274.03
CF-KBZ-LIS
3
301.1000
14.96577
8.64049
263.9230
338.2770
285.90
315.82
21
437.7990
201.03640
43.86974
346.2884
529.3097
245.06
764.67
Total
Test of Homogeneity of Variances
Kelarutan
Levene Statistic
.884
df1
df2
6
Sig.
14
.532
ANOVA
Kelarutan
Sum of Squares
Between Groups
Within Groups
Total
df
Mean Square
806269.016
6
134378.169
2043.688
14
145.978
808312.704
20
F
920.539
Sig.
.000
151
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Post Hoc Tests
Multiple Comparisons
Kelarutan
LSD
95% Confidence Interval
(I) Jenis Senyawa
KBZ
(J) Jenis Senyawa
9.86501
.000
-420.4883
-378.1717
-469.76000*
9.86501
.000
-490.9183
-448.6017
*
9.86501
.000
-275.9750
-233.6583
19.94333
9.86501
.063
-1.2150
41.1017
12.19000
9.86501
.237
-8.9683
33.3483
9.86501
.039
-43.6383
-1.3217
KBZ
399.33000
*
9.86501
.000
378.1717
420.4883
PD-KBZ-ALA
-70.43000*
9.86501
.000
-91.5883
-49.2717
PD-KBZ-LIS
144.51333*
9.86501
.000
123.3550
165.6717
CF-KBZ-GLI
419.27333*
9.86501
.000
398.1150
440.4317
CF-KBZ-ALA
411.52000*
9.86501
.000
390.3617
432.6783
CF-KBZ-LIS
376.85000*
9.86501
.000
355.6917
398.0083
KBZ
469.76000*
9.86501
.000
448.6017
490.9183
PD-KBZ-GLI
70.43000
*
9.86501
.000
49.2717
91.5883
PD-KBZ-LIS
214.94333*
9.86501
.000
193.7850
236.1017
CF-KBZ-GLI
489.70333*
9.86501
.000
468.5450
510.8617
CF-KBZ-ALA
481.95000
*
9.86501
.000
460.7917
503.1083
CF-KBZ-LIS
447.28000*
9.86501
.000
426.1217
468.4383
KBZ
254.81667*
9.86501
.000
233.6583
275.9750
PD-KBZ-GLI
-144.51333
*
9.86501
.000
-165.6717
-123.3550
PD-KBZ-ALA
-214.94333*
9.86501
.000
-236.1017
-193.7850
CF-KBZ-GLI
274.76000*
9.86501
.000
253.6017
295.9183
CF-KBZ-ALA
267.00667*
9.86501
.000
245.8483
288.1650
*
9.86501
.000
211.1783
253.4950
-19.94333
9.86501
.063
-41.1017
1.2150
PD-KBZ-GLI
-419.27333*
9.86501
.000
-440.4317
-398.1150
PD-KBZ-ALA
-489.70333*
9.86501
.000
-510.8617
-468.5450
PD-KBZ-LIS
-274.76000*
9.86501
.000
-295.9183
-253.6017
-7.75333
9.86501
.445
-28.9117
13.4050
*
9.86501
.001
-63.5817
-21.2650
KBZ
CF-KBZ-ALA
CF-KBZ-LIS
CF-KBZ-LIS
-254.81667
-22.48000*
CF-KBZ-LIS
CF-KBZ-ALA
Upper Bound
-399.33000
CF-KBZ-LIS
CF-KBZ-GLI
Lower Bound
PD-KBZ-ALA
CF-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
Sig.
PD-KBZ-GLI
CF-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
Std. Error
*
PD-KBZ-LIS
PD-KBZ-GLI
Mean Difference (I-J)
KBZ
232.33667
-42.42333
-12.19000
9.86501
.237
-33.3483
8.9683
PD-KBZ-GLI
-411.52000*
9.86501
.000
-432.6783
-390.3617
PD-KBZ-ALA
-481.95000*
9.86501
.000
-503.1083
-460.7917
PD-KBZ-LIS
-267.00667*
9.86501
.000
-288.1650
-245.8483
CF-KBZ-GLI
7.75333
9.86501
.445
-13.4050
28.9117
CF-KBZ-LIS
*
9.86501
.003
-55.8283
-13.5117
22.48000*
9.86501
.039
1.3217
43.6383
PD-KBZ-GLI
-376.85000
*
9.86501
.000
-398.0083
-355.6917
PD-KBZ-ALA
-447.28000*
9.86501
.000
-468.4383
-426.1217
*
9.86501
.000
-253.4950
-211.1783
42.42333*
9.86501
.001
21.2650
63.5817
*
9.86501
.003
13.5117
55.8283
KBZ
PD-KBZ-LIS
CF-KBZ-GLI
CF-KBZ-ALA
-34.67000
-232.33667
34.67000
*. The mean difference is significant at the 0.05 level.
152
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
153
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 12
Data Uji Disolusi
Tabel 1. Persentase disolusi KBZ
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
Replikasi 1
Replikasi 2
Replikasi 3
Rerata ± SD
0
3,18
6,47
11,25
31,64
0
3,48
7,21
13,79
31,03
0
3,04
6,88
12,37
31,52
0
3,23 ± 0,22
6,85 ± 0,37
12,47 ± 1,27
31,40 ± 0,32
Tabel 2. Persentase disolusi campuran fisik CF-KBZ-GLI
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
Replikasi 1
Replikasi 2
Replikasi 3
Rerata ± SD
0
32,34
42,49
50,27
62,09
0
25,00
34,11
41,12
54,22
0
31,93
37,84
43,58
50,81
0
29,76 ± 4,12
38,15 ± 4,20
44,99 ± 4,74
55,71 ±5,79
Tabel 3. Persentase disolusi campuran fisik CF-KBZ-ALA
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
Replikasi 1
Replikasi 2
Replikasi 3
Rerata ± SD
0
28,10
33,94
48,12
59,68
0
26,28
33,54
39,88
51,86
0
18,99
27,41
33,54
44,28
0
24,46 ± 4,82
31,63 ± 3,66
40,51 ± 7,31
51,94 ±7,70
153
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 4. Persentase disolusi campuran fisik CF-KBZ-LIS
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
Replikasi 1
Replikasi 2
Replikasi 3
Rerata ± SD
0
41,40
53,11
60,01
68,48
0
32,38
44,78
53,28
67,20
0
28,90
42,23
54,04
70,78
0
34,23 ± 6,45
46,71 ± 5,69
55,78 ± 3,69
68,82 ±1,81
Tabel 5. Persentase disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
Replikasi 1
Replikasi 2
Replikasi 3
Rerata ± SD
0
20,02
31,07
40,70
63,53
0
18,68
28,78
38,22
60,26
0
22,00
33,82
43,42
65,02
0
20,23 ± 1,67
31,22 ± 2,52
40,78 ± 2,60
62,94 ± 2,43
Tabel 6. Persentase disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-ALA
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
Replikasi 1
Replikasi 2
Replikasi 3
Rerata ± SD
0
28,93
51,05
64,24
94,98
0
39,25
61,65
78,29
108,73
0
34,03
56,35
71,21
101,78
0
34,07 ± 5,16
56,35 ± 5,30
71,25 ± 7,03
101,83 ± 6,88
154
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 7. Persentase disolusi senyawa prodrug PD-KBZ-LIS
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
Replikasi 1
Replikasi 2
Replikasi 3
Rerata ± SD
0
23,41
42,72
56,33
78,55
0
25,50
49,45
65,42
91,52
0
24,46
47,56
60,89
85,04
0
24,46 ± 1,05
46,58 ±3,47
60,88 ± 4,55
85,04 ± 6,49
Tabel 8. Rekapitulasi persentase disolusi karbamazepin dan senyawa prodrug
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
AUC30
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
0
3,23 ± 0,22
6,85 ± 0,37
12,47 ± 1,27
31,40 ± 0,32
410,63
0
20, 23 ± 1,36
31,22 ± 2,06
40,78 ± 2,13
62,94 ± 1,99
1137,13
0
34,07 ± 5,16
56,35 ± 5,30
71,25 ± 7,02
101,83 ± 6,88
1928,26
0
24,46 ± 0,85
46,58 ± 2,83
60,88 ± 3,71
85,04 ± 5,29
1601,73
Tabel 9. Rekapitulasi persentase disolusi karbamazepin dan campuran fisik
Waktu
(menit)
0
5
10
15
30
AUC30
KBZ
CF-KBZ-GLI
CF-KBZ-ALA
CF-KBZ-LIS
0
3,23 ± 0,22
6,85 ± 0,37
12,47 ± 1,27
31,40 ± 0,32
410,63
0
29,76 ± 4,12
38,15 ± 4,20
44,99 ± 4,74
55,71 ±5,79
1207,22
0
24,46 ± 4,82
31,63 ± 3,66
40,51 ± 7,31
51,94 ±7,70
1075,07
0
34,23 ± 6,45
46,71 ± 5,69
55,78 ± 3,69
68,82 ±1,81
1478,59
155
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 13
Konstante Laju Disolusi
Tabel 1. Perhitungan laju disolusi KBZ
Waktu
Rerata % disolusi
Mo
Mo1/3 - M1/3
(menit)
0
0,00
100,00
0,00
5
3,23
96,77
0,05
10
6,85
93,15
0,11
15
12,47
87,53
0,21
30
31,40
68,60
0,55
Persamaan regresi : y = 0,0188 x + 0,0415; r = 0,9753
Konstante laju disolusi adalah harga slope dari persamaan regresi dan dinyatakan
dalam satuan jam-1. Dengan cara yang sama dihitung konstante laju disolusi senyawa
uji dan diperoleh hasil seperti yang tercantum pada Tabel 2 di bawah ini.
Tabel 2. Rekapitulasi perhitungan harga k disolusi senyawa uji
Senyawa
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
CF-KBZ-GLI
CF-KBZ-ALA
CF-KBZ-LIS
DISERTASI
Persamaan regresi
y = 0,0188 x + 0,0415
y = 0,0422 x + 0,0802
y = 0,1052 x + 0,0360
y = 0,0742 x + 0,0755
y = 0,0326 x + 0,2383
y = 0,0310 x + 0,1700
y = 0,0455 x + 0,2719
156
harga r
0,9753
0,9871
0,9965
0,9910
0,8334
0,8944
0,8760
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
kdis (jam-1)
1,13
2,53
6,31
4,34
1,96
1,86
2,73
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 14
Anova Efisiensi Disolusi 30 Menit (ED30)
Oneway
Descriptives
ED30
95% Confidence Interval
for Mean
Std.
N
Mean
Deviation Std. Error
Lower
Upper
Bound
Bound
Min
Max
KBZ
3 13.6900
.43578
.25159
12.6075
14.7725
13.27
14.14
PD-KBZ-GLI
3 37.9033 2.16077
1.24752
32.5357
43.2710
35.71
40.03
PD-KBZ-ALA
3 64.2667 5.80014
3.34871
49.8583
78.6750
58.49
70.09
PD-KBZ-LIS
3 53.3933 3.87269
2.23590
43.7730
63.0136
49.44
57.18
CF-KBZ-GLI
3 40.2400 4.00259
2.31089
30.2970
50.1830
37.11
44.75
CF-KBZ-ALA
3 35.8367 5.67024
3.27372
21.7510
49.9223
29.98
41.30
CF-KBZ-LIS
3 49.2867 3.11271
1.79712
41.5543
57.0191
47.42
52.88
21 42.0881 15.55096 3.39350
35.0094
49.1668
13.27
70.09
Total
Test of Homogeneity of Variances
ED30
Levene Statistic
1.178
df1
df2
6
Sig.
14
.372
ANOVA
ED30
Sum of Squares
Between Groups
Within Groups
Total
df
Mean Square
4613.930
6
768.988
222.719
14
15.908
4836.649
20
F
48.338
Sig.
.000
157
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Post Hoc Tests
Multiple Comparisons
ED30
LSD
(I) Jenis Senyawa
(J) Jenis Senyawa
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-LIS
Upper Bound
-17.2285
PD-KBZ-ALA
-50.57667
*
3.25663
.000
-57.5615
-43.5919
PD-KBZ-LIS
-39.70333*
3.25663
.000
-46.6881
-32.7185
CF-KBZ-GLI
-26.55000
*
3.25663
.000
-33.5348
-19.5652
CF-KBZ-ALA
-22.14667*
3.25663
.000
-29.1315
-15.1619
*
3.25663
.000
-42.5815
-28.6119
24.21333*
3.25663
.000
17.2285
31.1981
PD-KBZ-ALA
-26.36333
*
3.25663
.000
-33.3481
-19.3785
PD-KBZ-LIS
-15.49000*
3.25663
.000
-22.4748
-8.5052
CF-KBZ-GLI
-2.33667
3.25663
.485
-9.3215
4.6481
CF-KBZ-ALA
2.06667
3.25663
.536
-4.9181
9.0515
*
3.25663
.004
-18.3681
-4.3985
KBZ
50.57667*
3.25663
.000
43.5919
57.5615
PD-KBZ-GLI
26.36333*
3.25663
.000
19.3785
33.3481
PD-KBZ-LIS
10.87333
*
3.25663
.005
3.8885
17.8581
CF-KBZ-GLI
24.02667*
3.25663
.000
17.0419
31.0115
CF-KBZ-ALA
28.43000*
3.25663
.000
21.4452
35.4148
CF-KBZ-LIS
14.98000
*
3.25663
.000
7.9952
21.9648
KBZ
39.70333*
3.25663
.000
32.7185
46.6881
PD-KBZ-GLI
15.49000*
3.25663
.000
8.5052
22.4748
PD-KBZ-ALA
-10.87333*
3.25663
.005
-17.8581
-3.8885
CF-KBZ-GLI
13.15333
*
3.25663
.001
6.1685
20.1381
CF-KBZ-ALA
17.55667*
3.25663
.000
10.5719
24.5415
4.10667
3.25663
.228
-2.8781
11.0915
*
3.25663
.000
19.5652
33.5348
2.33667
3.25663
.485
-4.6481
9.3215
PD-KBZ-ALA
-24.02667*
3.25663
.000
-31.0115
-17.0419
PD-KBZ-LIS
-13.15333*
3.25663
.001
-20.1381
-6.1685
4.40333
3.25663
.198
-2.5815
11.3881
CF-KBZ-LIS
-9.04667*
3.25663
.015
-16.0315
-2.0619
KBZ
22.14667*
3.25663
.000
15.1619
29.1315
KBZ
KBZ
CF-KBZ-ALA
PD-KBZ-GLI
CF-KBZ-LIS
Lower Bound
-31.1981
PD-KBZ-GLI
CF-KBZ-ALA
Sig.
.000
CF-KBZ-LIS
CF-KBZ-GLI
Std. Error
3.25663
CF-KBZ-LIS
PD-KBZ-ALA
95% Confidence Interval
-24.21333*
CF-KBZ-LIS
PD-KBZ-GLI
Mean
Difference (I-J)
-35.59667
-11.38333
26.55000
-2.06667
3.25663
.536
-9.0515
4.9181
PD-KBZ-ALA
-28.43000*
3.25663
.000
-35.4148
-21.4452
PD-KBZ-LIS
-17.55667*
3.25663
.000
-24.5415
-10.5719
CF-KBZ-GLI
-4.40333
3.25663
.198
-11.3881
2.5815
CF-KBZ-LIS
-13.45000*
3.25663
.001
-20.4348
-6.4652
35.59667*
3.25663
.000
28.6119
42.5815
PD-KBZ-GLI
11.38333
*
3.25663
.004
4.3985
18.3681
PD-KBZ-ALA
-14.98000*
3.25663
.000
-21.9648
-7.9952
PD-KBZ-LIS
-4.10667
3.25663
.228
-11.0915
2.8781
CF-KBZ-GLI
9.04667*
3.25663
.015
2.0619
16.0315
CF-KBZ-ALA
13.45000*
3.25663
.001
6.4652
20.4348
KBZ
158
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 15
Data Uji Koefisien Partisi
Tabel 1. Penentuan waktu kesetimbangan KBZ dalam oktanol : air (1:1)
pada suhu 37 ± 0,5 ºC
Waktu
(jam)
1
2
3
4
5
Replikasi
Absorban
Kadar (μg/mL)
1
0,1100
1,9011
2
0,1160
2,0152
3
0,1315
2,3099
1
0,1020
1,7490
2
0,0650
1,0456
3
0,1500
2,6616
1
0,1020
1,7490
2
0,0565
0,8840
3
0,0755
1.2452
1
0,0415
0.5989
2
0,0505
0,7700
3
0,0375
0,5228
1
0,0320
0,4183
2
0,0410
0,5894
3
0,0415
0,5989
Rerata
± SD
2,0754
±
0,21
1,8188
±
0,81
1,2928
±
0,43
0,6305
±
0,13
0,5355
±
0,10
159
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Hasil Uji T-test (2-tailed) Penentuan Waktu Kesetimbangan KBZ dalam
Oktanol : Air (1:1) pada suhu 37 ± 0,5 ºC
Kadar karbamazepin pada jam ke 4 tidak berbeda dari jam ke 5 sehingga dapat
disimpulkan telah terjadi kesetimbangan karbamazepin setelah pengocokan 4 jam
160
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 2. Data uji koefisien partisi dalam oktanol : air (1 :1)
pada suhu 37 ± 0,5 ºC
Senyawa
KBZ
PD-KBZ-GLI
PD-KBZ-ALA
PD-KBZ-LIS
*)
Absorban
Kadar*)
Absorban
Kadar
awal
(μg/mL)
kesetimbangan
(μg/mL)
1
1,0131
38,1117
0,0140
0,0760
2,40
2
1,0273
38,6512
0,0150
0,0950
2,31
3
0,9918
37,3024
0,0130
0,0570
2,51
1
0,6650
24,8860
0,0470
0,7029
1,22
2
0,6596
24,6809
0,0510
0,7789
1,17
Replikasi
log P
3
0,6625
24,7910
0,0430
0,6269
1,27
1
0,5233
19,5023
0,0165
0,1235
1,89
2
0,5376
20,0456
0,0175
0,1425
1,84
3
0,5229
19,4871
0,0160
0,1140
1,93
1
0,7803
29,2667
0,0590
0,9309
1,17
2
0,7766
29,1261
0,0560
0,8739
1,19
3
0,7765
29,1223
0,0740
1,2158
1,04
Rerata
± SD
2,41
±
0,10
1,22
±
0,05
1,89
±
0,04
1,13
±
0,08
Pengenceran 2,5 mL ad 5,0 mL
161
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 16
Anova Koefisien Partisi
Oneway
Descriptives
Koefisien Partisi
95% Confidence
Interval for Mean
Std.
N
Mean
Deviation
Std. Error
Lower
Upper
Bound
Bound
Min
Max
KBZ
3
2.4067
.10017
.05783
2.1578
2.6555
2.31
2.51
P KBZ-GLI
3
1.2200
.05000
.02887
1.0958
1.3442
1.17
1.27
P KBZ-ALA
3
1.8867
.04509
.02603
1.7747
1.9987
1.84
1.93
P KBZ-LIS
3
1.1333
.08145
.04702
.9310
1.3357
1.04
1.19
12
1.6617
.54622
.15768
1.3146
2.0087
1.04
2.51
Total
ANOVA
Koefisien Partisi
Sum of
Squares
Between Groups
Within Groups
Total
df
Mean Square
3.240
3
1.080
.042
8
.005
3.282
11
F
203.746
Sig.
.000
162
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Post Hoc Tests
Multiple Comparisons
Koefisien Partisi
LSD
Mean
95% Confidence Interval
Difference
(J) Senyawa
KBZ
P KBZ-GLI
1.18667*
.05944
.000
1.0496
1.3237
P KBZ-ALA
.52000*
.05944
.000
.3829
.6571
P KBZ-LIS
1.27333*
.05944
.000
1.1363
1.4104
-1.18667*
.05944
.000
-1.3237
-1.0496
-.66667*
.05944
.000
-.8037
-.5296
.08667
.05944
.183
-.0504
.2237
-.52000*
.05944
.000
-.6571
-.3829
P KBZ-GLI
.66667*
.05944
.000
.5296
.8037
P KBZ-LIS
.75333*
.05944
.000
.6163
.8904
*
.05944
.000
-1.4104
-1.1363
P KBZ-GLI
-.08667
.05944
.183
-.2237
.0504
P KBZ-ALA
-.75333*
.05944
.000
-.8904
-.6163
P KBZ-GLI
KBZ
P KBZ-ALA
P KBZ-LIS
P KBZ-ALA
P KBZ-LIS
KBZ
KBZ
(I-J)
Std. Error
-1.27333
Sig.
Lower Bound Upper Bound
(I) Senyawa
*. The mean difference is significant at the 0.05 level.
163
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 17
Sertifikat Uji Etik
164
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
LAMPIRAN 18
Validasi Metode Analisis HPLC
1. Selektivitas
Gambar 1. Profil kromatogram blanko plasma dengan fase gerak
metanol : air (60 : 40)) pada λ = 285 nm
Gambar 2. Profil kromatogram karbamazepin kadar 0,25 μg/mL dengan fase gerak
metanol : air (55 : 45) pada λ = 285 nm diperoleh Rt = 7,930 dan
Rs = 14,780
165
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Gambar 3. Profil kromatogram karbamazepin kadar 0,25 μg/mL dengan fase gerak
metanol : air (60 : 40) pada λ = 285 nm, diperoleh Rt = 5,808 dan
Rs = 11,754
Gambar 4. Profil kromatogram karbamazepin dalam matriks sampel plasma
pada λ = 285 nm, diperoleh Rt = 5,804 dan Rs = 13,608
166
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
2. Linearitas
Tabel 1. Area larutan karbamazepin pada λ = 285 nm
Kadar larutan
karbamazepin (μg/mL)
0,1
0,2
1
2
4
8
12
20
Area (mAU)
7961
16398
54124
97162
195403
399177
572404
922360
Diperoleh persamaan regresi linear y = 46229 x + 9795,3 dan koefisien korelasi sebesar
0,9991 ( rtabel = 0,664, dengan df =7; α = 0,05).
Gambar 5. Kurva linearitas larutan baku kerja karbamazepin pada λ = 285 nm
167
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
3. LOD/LOQ
Tabel 2. Area larutan baku karbamazepin dengan kadar kecil untuk memperoleh nilai
S (slope) pada perhitungan LOD dan LOQ
Kadar yang dibuat
(μg/mL)
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Area (mAU)
4642
5462
6087
6653
7356
Gambar 6. Kurva area terhadap kadar larutan karbamazepin untuk memperoleh
harga S perhitungan LOD dan LOQ pada λ = 285 nm
Diperoleh persamaan regresi y = 33095 x + 4054,3 dengan koefisien korelasi rhitung =
0,9961 (rtabel - 0,878; dengan df = 3; α = 0,05)
168
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Simpangan Baku Residual (Sy/x) dihitung untuk memperoleh harga LOD dan LOQ
seperti dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 3. Data perhitungan simpangan baku residual
Kadar larutan
karabamazepin
(μg/mL)
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
(yi-y)2
yi
y
4642
5462
6087
6653
7356
4716,2
5378,1
6040,0
6701,9
7363,8
5505,64
7039,21
2209,00
2391,21
60,84
Σ = 17205,9
Σ (y-yi)2/N-2 = 17205,9/5-2 = 5735,3
Sb (y/x) = 5735,3
Batas deteksi (LOD) =
= 75,73
3xSb
S
Batas kuantitasi (LOQ) =
=
3x 75,73
= 0,007 μg/mL
33095
10 xSb
10x75,73
=
= 0,02 μg/mL
S
33095
169
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
4. Akurasi
Tabel 4. Area karbamazepin dalam matriks plasma darah kadar 0,5, 4,0 dan
10,0 μg/mL
Replikasi
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Kadar yang
dibuat
0,5 μg/mL
4,0 μg/mL
10,0 μg/mL
Area
32293
32061
31717
203119
201516
206712
542035
545779
545567
Kadar yang
diperoleh
(μg/mL)
0,49
0,48
0,47
4,18
4,15
4,23
11,51
11,59
11,58
%
Recovery
98,00
96,00
94,00
104,50
103,75
105,75
115,10
115,90
115,90
Rerata %
recovery ±
SD
96,00 ±
2,00
104,67 ±
1,01
115,63 ±
0,46
5. Presisi
Tabel 5. Area karbamazepin dalam matriks plasma darah kadar 0,5, 4,0 dan
10,0 μg/mL
Replikasi
1
2
3
rerata
SD
% KV
0,5 μg/mL
32293
32061
31717
32023,67
289,81
0,90
Area (mAU) pada kadar :
4,0 μg/mL
10,0 μg/mL
203119
542035
201516
545779
206712
545567
203782,33
544460,33
2660,75
2103,07
1,31
0,39
170
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 19
Data Uji Bioavailabilitas
Tabel 1. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel
uji senyawa KBZ
Jam ke-
Kadar 1
Kadar 2
Kadar 3
Kadar 4
Kadar 5
Rerata
SD
0,0
0
0
0
0
0
0
0
0,5
0,2417
0,5891
0,1760
0.2835
0,6510
0,3883
0,22
1,0
0,4238
0,6521
0,4905
1.5818
1,3050
0,8906
0,52
2,0
0,9903
1,5101
0,5253
0.7483
1,7498
1,1048
0,51
3,0
0,8921
2,3272
1,2492
0.8023
1,6678
1,3877
0,63
4,0
0,7948
1,9909
2,1278
-
-
1,6378
0,73
5,0
1,2690
3,1970
2,3594
2.0126
2,3218
2,2320
0,69
7,0
2,3759
4,1371
3,8252
1.5957
1,3903
2,6648
1,26
9,0
2,2922
3,8721
1,6327
1.2588
0,7039
1,9519
1,22
12,0
1,9812
3,1381
0,6102
0.6856
0,3848
1,3600
1,17
Tabel 2. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji
prodrug PD-KBZ-GLI
Jam ke-
Kadar 1
Kadar 2
Kadar 3
Kadar 4
Kadar 5
Rerata
SD
0,0
0
0
0
0
0
0
0
0,5
0,7475
0,3568
0,3192
0,6263
1,3279
0,6755
0,41
1,0
1,2881
0,7455
0,2260
1,6077
1,0130
0,9761
0,53
2,0
1,3814
0,8580
0,3135
1,9748
3,3021
1,5660
1,15
3,0
2,0932
1,5957
0,4692
2,3098
4,2922
2,1520
1,39
4,0
3,3634
1,2445
2,4508
3,6668
3,6728
2,8797
1,04
5, 0
2,2962
1,0860
2,8164
3,5341
2,8243
2,5114
0,91
7,0
1,6289
0,6729
1,1920
1,8075
0,5838
1,1770
0,55
9,0
1,2297
0,5289
0,2436
0,5464
0,1252
0,5348
0,43
12,0
0,8589
0,1876
0,0586
0,0473
0,0025
0,2310
0,36
171
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 3. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji
prodrug PD-KBZ-ALA
Jam ke-
Kadar 1
Kadar 2
Kadar 3
Kadar 4
Kadar 5
Rerata
SD
0,0
0
0
0
0
0
0
0
0,5
9,7790
0,4017
0,7280
0,4154
1,1913
2,5031
4,08
1,0
18,7759
0,4026
0,9026
0,4715
1,3569
4,3819
8,06
2,0
14,1425
0,6854
1,1853
0,4431
1,6703
3,6253
5,90
3,0
11,8688
1,6599
1,8239
0,3550
1,6295
3,4675
4,23
4,0
10,2721
1,8828
1,8731
0,9579
1,8394
3,3651
3,88
5,0
3,5085
1,2459
1,2099
0,7404
1,4803
1,6370
1,08
7,0
1,1965
0,8982
1,0487
0,6628
1,4506
1,0513
0,30
9,0
0,9958
0,4820
0,5826
0,6087
1,1958
0,7730
0,31
12,0
0.5942
0,0655
0,1463
0,1467
0,7393
0,3384
0,31
Tabel 4. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji
prodrug PD-KBz-LI
Jam ke-
Kadar 1
Kadar 2
Kadar 3
Kadar 4
Kadar 5
Rerata
SD
0,0
0
0
0
0
0
0
0
0,5
2,1110
6,0185
10,3812
5,0245
0,6437
4,8358
3,78
1,0
2,7507
6,0217
9,3352
6,2641
1,1567
5,1057
3,21
2,0
3,2569
3,6434
20,5678
4,9742
0,8209
6,6526
7,92
3,0
6,3472
2,4165
20,0778
4,0878
0,9194
6,7697
7,71
4,0
4,2043
3,8709
6,7736
2,6412
1,3324
3,7645
2,03
5,0
3,3839
2,6057
2,9096
2,2330
3,8085
2,9881
0,62
7,0
1,2865
1,0307
1,5884
1,0260
3,3060
1,6475
0,96
9,0
1,0008
0,7607
1,5361
0,3708
1,8931
1,1123
0,61
12,0
0,2497
0,4611
0,4734
0,1061
0,2404
0,3061
0,16
172
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 5. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji
campuran fisik CF-KBZ-GLI
Jam ke-
Kadar 1
Kadar 2
Kadar 3
Kadar 4
Kadar 5
Rerata
SD
0,0
0
0
0
0
0
0
0
0,5
0,1707
0,2976
1,4587
0,2618
0,6838
0,5472
0,61
1,0
0,3989
0,4384
-
0,4518
0,9954
0,4253
0,22
2,0
0,2548
0,3955
0,9319
0,5922
1,5618
0,5436
0,29
3,0
0,3390
1,0059
1,2355
0,7482
1,7814
0,8321
0,38
4,0
0,6862
1.4008
2,1873
0,7425
1,7951
1,2542
0,70
5,0
1,4450
1,6872
1,8038
0,6007
1,9143
1,3842
0,54
7,0
1,2771
1,1668
2,4090
0,4266
1,6136
1,3199
0,82
9,0
1,2797
0,7489
2,1573
0,3491
0,8865
1,1338
0,78
12,0
0,7358
0,6782
1,2532
0,2873
0,6838
0,7386
0,40
Tabel 6. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji
campuran fisik CF-KBZ-ALA
Jam ke-
Kadar 1
Kadar 2
Kadar 3
Kadar 4
Kadar 5
Rerata
SD
0,0
0
0
0
0
0
0
0
0,5
0,4750
7,3443
6,0798
1,9691
0,9901
3,3717
3,13
1,0
0,5528
0,4418
5,4708
2,2200
1,3827
2,0136
2,06
2,0
0,9127
0,6464
3,7963
2,0791
1,7765
1,8422
1,61
3,0
0,7528
0,6711
2,6186
1,6573
1,9390
1,5278
0,82
4,0
1,9226
0,8361
1,9295
1,2974
4,3127
2,0597
1,34
5,0
2,9086
0,6371
1,3216
1,0511
2,9056
1,7648
1,07
7,0
1,1762
0,3341
0,3242
0,6582
6,2700
1,7525
2,55
9,0
0,4259
0,1517
0,0418
0,4370
7,7021
1,7517
3,33
12,0
0,2320
0,1565
0,0576
0,3254
3,1516
0,7846
1,33
173
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Tabel 7. Kadar karbamazepin (μg/mL) dalam plasma darah setelah pemberian sampel uji
campuran fisik CF-KBZ-LIS
Jam ke-
Kadar 1
Kadar 2
Kadar 3
Kadar 4
Kadar 5
Rerata
SD
0,0
0
0
0
0
0
0
0
0.5
2,0033
5,0472
0,2486
8,7148
0,4432
3,2914
3,59
1,0
2,0033
4,6454
1,0002
5,5052
0,4705
2,7249
2,24
2,0
2,0022
7,7823
0,9557
2,6587
0,5640
2,7926
2,91
3,0
3,1558
8,4990
3,3206
1,5322
0,3233
3,3662
3,12
4,0
4,4496
8,9593
8,2973
2,2180
0,5493
4,8947
3,69
5,0
4,1886
6,8277
7,0885
0,9711
0,4931
3,9138
3,12
7,0
3,1975
5,4539
6,3820
0,3226
0,3565
3,1425
2,51
9,0
2,2880
4,1747
5,5805
0,0745
0,3603
2,4956
2,39
12,0
1,5983
2,9048
3,08718
-
1,9269
2,0603
1,46
174
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 20
Uji Kruskal-Wallis Cmaks
Kruskal-Wallis Test
Ranks
Jenis
Senyawa
Kadar KBZ
N
Mean Rank
KBZ
5
19.00
KBZ-GLI-2
5
20.80
KBZ-ALA-2
5
10.60
KBZ-LIS-2
5
24.40
KBZ-GLI-1
5
12.20
KBZ-ALA-1
5
15.60
KBZ-LIS-1
5
23.40
Total
35
Test Statisticsa,b
Kadar KBZ
Chi-Square
8.245
df
6
Asymp. Sig.
.221
a. Kruskal Wallis Test
b. Grouping Variable:
Jenis Senyawa
175
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Uji Kruskal-Wallis C 2 jam
Kruskal-Wallis Test
Ranks
Jenis
Senyawa
C 2 jam
N
Mean Rank
KBZ
5
14.40
PD-KBZ-GLI
5
17.00
PD-KBZ-ALA
5
17.00
PD-KBZ-LIS
5
27.20
CF-KBZ-GLI
5
9.00
CF-KBZ-ALA
5
20.20
CF-KBZ-LIS
5
21.20
Total
35
Test Statisticsa,b
C 2 jam
Chi-Square
9.318
df
6
Asymp. Sig.
.156
a. Kruskal Wallis Test
b. Grouping Variable:
Jenis Senyawa
176
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 21
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama
: Dewi Isadiartuti, Dra. M.Si., Apt
Tempat, tanggal lahir : Surakarta, 20 Mei 1965
Agama
: Kristen Protestan
Jenis Kelamin
: Perempuan
Pekerjaan
: Staf Pengajar Fakultas Farmasi Universitas Airlangga
Jl. Dharmawangsa Dalam Surabaya (60286)
Tilp/Fax : 031-5033710/031-5020514
Pangkat/ Gol/Jabatan : Pembina/IV/a/ Lektor Kepala
NIP/NIDN
: 19650520 199102 2 001/ / 002005196509
Nama Suami
: Dr. Kris Nugroho, Drs., M.A
Nama Anak
: 1. Andre Bayu Nugroho
2. Eunike Mustika Nugroho
Alamat Rumah
: Jl. Merpati I/2 Rewwin Sidoarjo
Tlp/HP : 031-8531931/ 085100684948
RIWAYAT PENDIDIKAN
Tahun
Pendidikan
1976
Lulus SDN Trunojoyo 2 Surabaya
1981
Lulus SMPN 10 Surabaya
1984
Lulus SMAN 2 Surabaya
1989
Lulus S1 Fakultas Farmasi Universitas Airlangga
1990
Lulus Apoteker Fakultas Farmasi Universitas Airlangga
1998
Lulus S2 Fakultas Farmasi Universitas Gadjah Mada
2009-saat ini Pascasarjana Universitas Airlangga (S3) MIPA
177
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
RIWAYAT PENELITIAN
No.
1
2
3
4
5
Judul Penelitian
Optimasi Peningkatan Kelarutan Indometasin dengan
Pelarut kosolven
Peningkatan Kelarutan dan Laju Disolusi Senyawa
Obat Hidrofob dengan Model Zat Aktif Indometasin
Uji Sterilitas Alat Kesehatan dan Uji Efektivitas
Disinfeksi yang digunakan di Instalasi Rawat Darurat
RSUD. Dr. Soetomo
Pembentukan Prodrug Karbamazepin-Asam Amino
Sebagai Upaya Pengembangan Bentuk Sediaan Farmasi
Studi Korelasi In Vitro- In Vivo Prodrug
Karbamazepin-Asam Amino Dalam Pengembangan
Sediaan Farmasi
Tahun
2008
Sumber Dana
Project Grant FFUA
2008
Project Grant FFUA
2011
Project Grant FFUA
20122013
Penelitian Unggulan
Perguruan Tinggi
(DIKTI)
2014
Penelitian Unggulan
Perguruan Tinggi
(DIKTI)
RIWAYAT PENGABDIAAN MASYARAKAT
No
Nama Kegiatan
1. Pelatihan Penggunaan Disinfektan-Antiseptik dan Pembuatan Hand Gel
Antiseptic Ekstrak Daun Sirih di Kecamatan Gubeng Surabaya, 4 Desember
2007
2. Pelatihan Dispensing Obat Steril bagi Farmasis di Rumah Sakit Angkatan I ,
25-26 Februari 2008
3. Pelatihan Dispensing Obat Steril bagi Farmasis di Rumah Sakit Angk II , 28-29
Juli 2008
4. Pengelolaan Obat Yang Benar, Dharma Wanita Persatuan FISIP Unair, 3 Jan
2009
5. Pelatihan Dispensing Obat Steril bagi Farmasis di Rumah Sakit Angkatan III,
22-24 Juni 2009
6. Pelatihan Bentuk Sediaan, Stabilitas, dan keamanan Obat serta Nakti Sosial
Pengabdian Profesi Apoteker Kepada Masyarakat, Wonosalam-Jombang, 28
September 2013.
178
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI
ADLN - Perpustakaan Universitas Airlangga
KARYA ILMIAH DIPUBLIKASIKAN
No
Judul Publikasi
1.
Pembentukan Kompleks Inklusi Fenobarbital dengan Hidroksipropil-siklodekstrin, Majalah Farmasi Indonesia, Vol 16 (1), 2005.
2.
Pemanfaatan Ekstrak Daun Sirih Sebagai Pengganti Alkohol dalam Sediaan Gel
Antiseptik Tangan: I. Studi Formulasi, Jurnal penelitian Media Eksakta, Vol 6
(1), 2005.
3.
Uji Efektivitas Sediaan Hand Gel Antiseptic Ekstrak Daun Sirih, Majalah
Farmasi Indonesia, Vol 17 (4), 2006.
4.
Uji Efektivitas Sediaan Hand Gel Antiseptic Paten, Majalah Farmasi
Airlangga, Vol 5 (3), 2006.
5.
Termodinamika Pembentukan Kompleks Inklusi Fenobarbital-Hidroksipropil
--siklodekstrin, Majalah Farmasi Indonesia, Vol 18 (2), 2007
6.
Karakterisasi Kompleks Inklusi Asam mefenamat-beta-siklodekstrin yang
Dibuat dengan Metode Freeze Drying, Jurnal Kefarmasian Indonesia, Vol 1
(1), 2009.
Solubility and Dissolution Study of Physical Mixture of Carbamazepine and
7.
Amino Acids, International Journal Pharmacy and Pharmaceutics Sciences,
Vol 6 (1), 2014.
KARYA ILMIAH DISEMINARKAN
No
Judul Publikasi
1
The Influence Concentration of Tween 80 on The Physical Properties and
Dissolution Rate of Mefenamic Acid Tablet, International Seminar on
Pharmaceutics Institut Teknologi Bandung, 2007.
2
Characterization of Carbamazepine-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin Inclusion
Complex In Solid State Obtained by Freeze Drying, The 8th Asian Conference
On Clinical Pharmacy, Surabaya, 2008.
3
The Formation of Inclusion Complex of Carbamazepine-Hydroxypropyl-β
-cyclodextrin, Second Collaborative Conference Unair-USM, Universitas
Airlangga Surabaya, 2009.
4
Characterization Inclusion Complex of Carbamazepine-Hydroxypropyl
-β-cyclodextrin By Spray Drying Method, International Seminar on Medicinal
Chemistry and Timmerman Award, Surabaya, 2011.
5
Dissolution Enhancement of Carbamazepine by Inclusion Complex
Carbamazepine-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin using Spray Drying Method,
Federation of Asian Pharmaceutical Association (FAPA), 24th Congress, Nusa
Dua Bali, 2012.
Physicochemical Properties and Bioavailability of Carbamazepine-Lysine
6
Prodrug, The 1st International Conference on Pharmaceutics and
Pharmaceutical Sciences, Surabaya 14-15th November 2014
179
DISERTASI
PEMBENTUKAN PRODRUG KARBAMAZEPIN...
DEWI ISADIARTUTI