Aplikasi Reologi Pada Wujud Quasi-solid (Semi Solid)

Related Articles

Reologi dalam Aspek Pemrosesan Produk Farmasi

May 15, 2021

Aplikasi Reologi pada Sediaan Solida (Padatan)

May 4, 2021

Aplikasi Rheologi Pada Fluida : Pencampuran dan Pengurangan Ukuran Partikel Sistem Dispersi dengan Shear

May 4, 2021

GudangIlmuFarmasi – Di bidang farmasi, proses formulasi suatu sediaan dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa faktor agar sediaan tersebut memiliki efektivitas terhadap tubuh, nyaman, dan tetap stabil. Pada sediaan semisolid, faktor yang dipertimbangkan antara lain viskositas, konsistensi, dan adhesi. Sediaan semisolid memiliki sifat yang mampu melekat pada kulit dalam jangka waktu yang lama.

Pelekatan ini disebabkan oleh sifat rheologis dari sediaan yang memungkinkan sediaan semisolid tersebut bentuknya tetap dan melekat sebagai lapisan tipis sampai ada suatu tindakan yang mengakibatkan sediaan semisolid akan rusak bentuknya dan mengalir. Rheologi merupakan ilmu yang mempelajari dan mendeskripsikan hubungan antara aliran dan deformasi suatu fluida.

Daya lekat suatu sediaan semisolid pada kulit yang baik adalah 2-300 detik, sementara daya sebar yang baik adalah 5-7 cm. Kemudahan penuangan/pengeluaran suatu sediaan dari wadahnya juga dipengaruhi oleh viskositas, dimana semakin besar viskositas semakin sulit untuk dituangkan/dikeluarkan. 

Pengertian Rheologi

Rheologi berasal dari Bahasa Yunani yaitu rheo (mengalir) dan logos (ilmu). Istilah rheologi pertama kali diperkenalkan oleh Bingham dan Crawford untuk menggambarkan aliran suatu cairan dan deformasi atau perubahan bentuk dari padatan (Martin et al., 2008). Terdapat jenis-jenis aliran suatu fluida, yaitu sistem Newton dan sistem non Newton. Pada sistem aliran Newton, hubungan antara shearing rate (kecepatan tekanan) dan shearing stress (besarnya tekanan) adalah linear dan ditentukan dengan sebuah tetapan yaitu viskositas. Artinya, pada sistem aliran Newton tidak dibutuhkan energi (tekanan) untuk bisa mengalir karena akan mengalir dengan sendirinya mengikuti gaya gravitasi sehingga viskositas (kekentalan zat) tidak berubah. Tipe aliran ini dialami oleh zat cair tunggal serta larutan dengan struktur molekul yang sederhana. Sementara itu pada sistem aliran non-Newton, shearing rate (kecepatan tekanan) dan shearing stress (besarnya tekanan) tidak memiliki hubungan linear, viskositasnya berubah-ubah tergantung dari besarnya tekanan yang diberikan. Artinya untuk dapat mengalir, sediaan ini membutuhkan bantuan, yaitu sebuah tekanan (Sinala, S., 2016).

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, tetapan viskositas berhubungan dengan aliran suatu fluida. Viskositas merupakan suatu besaran atau nilai yang menyatakan kekentalan dari suatu zat yang terjadi karena adanya gesekan antar lapisan fluida. Semakin besar viskositas fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir (Ariyanti dan Agus, 2010). Di bidang farmasi, rheologi berperan penting karena bermanfaat dalam penerapannya. Beberapa contoh penerapan dalam bidang farmasi yaitu penyebaran dan pelekatan suatu zat pada kulit dan pemindahan suatu zat dari wadah atau pengeluaran dari tube. Penerapan tersebut erat kaitannya dengan sediaan farmasi semi solid atau quasi solid. Dalam pengembangannya, dilakukan pertimbangan mengenai variabel-variabel formulasi seperti kelekatan, pelepasan obat, dan sifat adhesinya. Tingkat kelekatan bergantung pada faktor seperti konsistensi dan viskositas formulasi serta tingkat dan waktu geser ketika pengolesan. Faktor-faktor tersebutlah yang berkaitan dengan rheologi untuk pertimbangan formulasi semisolid (Garg, et al., 2002).

Pengertian Quasi Solid

Sediaan  semisolid atau semi padat  farmasi  didefinisikan  sebagai  produk  topikal yang  ditujukan  untuk  aplikasi  pada  kulit  atau  membran  mukosa  untuk  mencapai efek  lokal  dan  kadang-kadang  efek  sistemik.  Sediaan  semisolid  yang  digunakan pada  kulit  umumnya  berfungsi  sebagai  pembawa  pada  obat-obat  topikal,  sebagai emolien,  atau  sebagai  mantel  oklusif.  Sebagian  kecil  bentuk  sediaan  semisolid digunakan  pada  membran  mukosa,  seperti  jaringan  rektal,  jaringan  bukal  (di bawah  lidah),  mukosa  vagina,  membran  uretra,  saluran  telinga  luar,  mukosa hidung, dan kornea (Lachman, dkk., 2008)

Secara umum, sediaan semisolid adalah formulasi yang terdiri atas dua fasa (minyak dan air) dimana salah satunya merupakan fase kontinyu (fase luar) dan yang lain merupakan fase terdispersi (fase dalam). Bahan berkhasiat (Active Pharmaceutical Ingredient) sering larut dalam salah satu atau kedua fase sehingga secara menyeluruh membentuk 3 fasa (Agoes, 2012). Eksipien dapat ditambahkan ke formulasi topikal sebagai pengisi dan pembawa untuk mengontrol penetrasi jaringan dalam membantu bahan aktif menembus kulit, untuk mencegahnya tercuci, atau untuk menyediakan mantel oklusif pencegah efek menghilang. Eksipien juga digunakan untuk melarutkan bahan aktif, memberikan sifat antibakteri, meningkatkan stabilitas, pengemulsi dan sebagai suspending agents (Frederiksen, et al., 2015). Semisolid sendiri memiliki bermacam macam jenis: 

1. Salep 

Salep adalah sediaan setengah padat yang ditujukan untuk pemakaian topikal pada kulit atau selaput lendir. 

2. Krim 

Krim adalah bentuk sediaan setengah padat, berupa emulsi mengandung air tidak kurang dari 60% dan dimaksudkan untuk pemakaian luar (FI III). Krim didefinisikan sebagai cairan kental atau emulsi setengah padat baik bertipe air dalam minyak atau minyak dalam air. Krim biasanya digunakan sebagai emolien atau pemakaian obat pada kulit. (Ansel, 1989)

3. Gel

Gel merupakan sediaan semi padat yang dibuat dari partikel anorganik yang kecil atau molekul organik yang besar, terpenetrasi oleh suatu cairan. Formulasi gel membutuhkan senyawa Gelling agent sebagai bahan pembentuk gel. Gelling agent atau bahan pembentuk gel merupakan komponen polimer yang mempunyai berat molekul tinggi dan merupakan gabungan dari beberapa molekul dan lilitan dari polimer yang akan memberikan sifat kental pada gel. Molekul-molekul polimernya berikatan melalui ikatan silang sehingga membentuk struktur jaringan tiga dimensi dengan molekul pelarut yang terperangkap dalam jaringan ini. (Danimayostu,2017)

4. Pasta

Pasta adalah sediaan semi padat yang ditujukan untuk penggunaan eksternal, terdiri dari bubuk halus dikombinasikan dengan parafin padat atau parafin cair atau dengan basis non-berminyak yang terbuat dari gliserol, Lendir atau sabun (Langley dkk, 2008).

Sifat Rheologi dalam Semisolid 

Instrumen yang paling tepat dalam penentuan sifat-sifat rheologi dari semi solid pada bidang farmasi adalah viskometer putar (rotational viscometer). Untuk analisis semisolid dengan bentuk emulsi dan suspensi menggunakan cone plate viscometer. Viskometer Stormer terdiri dari cup yang stasioner dan bob yang berputar. Alat ini baik digunakan untuk semisolid.

Dalam bidang penelitian dan teknologi farmasi, pengukuran rheologi digunakan untuk mengkarakterisasi:

• Proses penuangan sediaan dari botol. Misalnya menuang sirup obat dari botolnya.
• Penekanan atau pemencetan sediaan dari suatu tube atau wadah lain yang dapat
  berubah bentuk. Misalnya proses pemencetan salep dari tubenya
• Penggosokan dan pengolesan bentuk produk di atas permukaan kulit atau ke dalam
  kulit. Misalnya proses pengolesan krim di wajah.
• Pelewatan dari suatu jarum suntik yang diproduksi oleh industri
• Rheologi dari suatu produk tertentu menggambarkan konsistensi dari bentuk cair ke semisolid sampai ke padatan, dapat mempengaruhi penerimaan bagi pasien, mempengaruhi stabilitas fisika dan bahkan mempengaruhi availabilitas biologis suatu zat aktif. Selain itu, dalam hal pembuatan dan pengepakan produk, sifat rheologi mempengaruhi pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk farmasi.

Penyebaran dan Pelekatan pada Kulit serta Penuangan dari Wadah dan Pengeluaran dari Tube

Prinsip-prinsip rheologi dalam bidang farmasi diaplikasikan dalam pembuatan krim, suspensi, emulsi, lotion, pasta, penyalut tablet dll. Selain itu juga prinsip rheologi digunakan untuk karakterisasi produk dari sediaan farmasi sebagai penjamin kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheologi meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi suatu zat dapat mempengaruhi stabilitas fisika obat, mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, dan bahkan ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). 

Pada sediaan semisolid salah satu fungsi pengukuran rheologi ini adalah untuk mengkarakterisasi penggosokan dan pemolesan bentuk produk di atas permukaan kulit atau ke dalam kulit, dan melekatnya produk tersebut. Misalnya proses pengolesan krim di wajah, atau pun di permukaan kulit lainnya. Hal ini dinamakan sebagai daya sebar (Lachman, dkk., 2008). 

Selain daya sebar, sediaan semisolid juga memiliki daya lekat. Sediaan semisolid mampu melekat pada permukaan tempat pemakaian dalam waktu yang cukup lama sebelum sediaan dicuci atau dihilangkan. Pelekatan ini disebabkan oleh sifat rheologis dari sediaan yang memungkinkan sediaan semisolid tersebut bentuknya tetap dan melekat sebagai lapisan tipis sampai ada suatu tindakan yang mengakibatkan sediaan semisolid akan rusak bentuknya dan mengalir (Lachman, et al., 2008).

Daya lekat menggambarkan kemampuan sediaan semisolid untuk melepaskan obat sesuai waktu yang diperlukan. Uji daya lekat sediaan semisolid bertujuan untuk mengetahui seberapa besar kemampuan suatu sediaan semisolid dapat melekat pada kulit dalam waktu tertentu sehingga dapat berfungsi secara maksimal pada penghantaran obat. Daya lekat yang lama pada permukaan kulit diharapkan dapat memperlama kontak antara zat aktif dengan kulit. Waktu daya lekat pada pengujian daya lekat sediaan semisolid yang baik yaitu pada rentang 2 – 300 detik (Kurniawan et al, 2018).

Uji daya lekat dilakukan dengan cara sediaan semisolid dengan volume tertentu diletakkan ke pusat antara dua pelat kaca, ditekan dengan bobot tertentu selama lima menit kemudian dihitung lamanya waktu pelepasan kedua pelat kaca ketika pelat ditarik (Pandanwangi, dkk., 2018). Kelemahan yang biasa ditemukan dari metode pelat sejajar ini yaitu pelat kaca yang digunakan dan perlakuan pengujian dari setiap orang berbeda-beda, baik dari segi beban maupun kekuatan yang diberikan saat menarik pelat kaca. Pengujian dengan alat konvensional dinilai kurang tepat dan kurang sensitif karena pengantaran tekanan dan kekuatan penarikan yang tidak konstan sehingga nilai daya lekat yang didapat tidak akurat dan sulit untuk divalidasi. Oleh sebab itu, perlu dibuat suatu alat uji daya lekat yang tervalidasi. 

Pada sediaan semisolid terdapat pula pengujian daya sebar bertujuan untuk mengetahui luas penyebaran pada saat dioleskan di kulit, sehingga dapat memudahkan pengolesan di kulit. Daya sebar adalah kemampuan kontak antara sediaan semisolid dengan tempat pengaplikasiannya dan berhubungan langsung dengan koefisien gesekannya. Daya sebar ini sendiri berpengaruh terhadap keseragaman dosis. Pada umumnya sediaan semi-solid yang baik memiliki daya sebar antara 5 sampai dengan 7 cm. (Garg et.al., 2002) Sediaan semi solid yang baik memiliki daya sebar yang besar sehingga dapat diaplikasikan pada permukaan kulit yang luas tanpa penekanan yang berlebihan. (Azzahra et al, 2019)

Daya sebar merupakan hal yang penting dalam sediaan semisolid. Apabila suatu sediaan memiliki daya sebar yang tinggi berarti semakin besar daerah penyebarannya sehingga zat aktif yang terkandung akan tersebar secara merata dan menghasilkan efek terapi yang cenderung lebih efektif (Naibaho dkk., 2013). Daya sebar sendiri ini dipengaruhi oleh bentuk partikel padat yang terkandung dalam sediaan, dan memiliki hubungan yang berbanding terbalik dengan viskositas. Semakin kental sediaan maka daya sebarnya pun cenderung rendah (Pramitasari, 2015). 

Selain daya sebar, parameter sediaan semisolid yang baik yaitu mudah dituang dan mudah tersebar. Menurut Martin dkk. (1993), sifat alir yang diharapkan dari suatu sediaan setengah padat adalah tiksotropik, karena sediaan setengah padat diharapkan dari mempunyai konsistensi tinggi dalam wadah pada saat penyimpanan, namun saat diberi gaya, dapat dengan mudah dituang dan mudah tersebar (Martin, et al., 1993). Pada sistem non newton (plastis dan pseudoplastis), kurva menurun seringkali di sebelah kiri dari kurva yang menaik yang menunjukan bahan tersebut mempunyai konsistensi lebih rendah pada setiap harga rate of shear pada kurva yang menurun dibandingkan pada kurva yang menaik. Ini menunjukkan adanya pemecahan struktur yang tidak terbentuk kembali dengan segera jika stress tersebut dihilangkan atau dikurangi. Gejala ini disebut tiksotropi. Tiksotropi adalah suatu pemulihan yang isotherm dan lambat pada pendiaman suatu bahan yang kehilangan konsistensinya karena shearing. Tiksotropi hanya dapat diterapkan   untuk  shear-thinning  system. Tiksotropi terjadi karena proses pemulihan yang lambat dari konsistensi Gel-Sol-Gel (proses pertama berlangsung cepat sedangkan proses kedua berlangsung lebih lambat).

Pada sediaan semisolid juga perlu diperhatikan indeks alir sebagai parameter kemudahan dalam penuangan dan pengeluaran sediaan dari wadah/tube. Jika suatu sediaan memiliki kekentalan/viskositas yang terlalu besar, maka sediaan tersebut lebih sulit untuk dikeluarkan dari wadahnya apabila dibandingkan dengan sediaan yang memiliki viskositas lebih kecil. Maka dari itu, viskositas juga harus dipertimbangkan ketika melakukan formulasi suatu sediaan semisolid (Sinala, S., 2016).

Kesimpulan

Rheologi merupakan ilmu yang mempelajari dan mendeskripsikan hubungan antara aliran dan deformasi suatu fluida. Pada bidang farmasi, khususnya pada produk farmasi yang berwujud semisolid, rheologi berperan penting agar produk tersebut memiliki efektivitas bagi tubuh, nyaman, dan tetap stabil. Pada sediaan semisolid untuk penggunaan topikal, zat harus memiliki daya lekat serta daya sebar yang baik pada kulit sehingga memiliki efek terapi pada tubuh. Sediaan juga harus mudah dituang/dikeluarkan dari wadahnya. Maka dari itu, viskositas suatu zat yang tidak terlalu besar harus diperhatikan.

DAFTAR PUSTAKA

Agoes, G. 2012. Sedian Farmasi Likuid-Semisolid. Bandung: ITB.

Ariyanti, E. S. dan Agus, M. 2010. Otomatisasi Pengukuran Koefisien Viskositas Zat Cair Menggunakan Gelombang Ultrasonik. Jurnal Neutrino. 2(27)

Azzahra, F., Prastiwi, H., Solmaniati. 2019. Formulasi dan Uji Sifat Fisik Sediaan Krim dan Salep Ekstrak Etanol Daun Pare (Momordica Charantia L.). Akfarindo. Vol.4 No .1

Frederiksen, K., Guy, R.H., and Petersson, K. 2015. Formulation considerations in the design of topical, polymeric film-forming systems for sustained drug delivery to the skin. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. EJPB 11796: 2-3.

Garg, A., Deepika, A., Garg, S., dan Singla, A. K. 2002. Spreading of Semisolid Formulation. Pharmaceutical Technology. 84-104.

Kurniawan, M.F., Sugihartini, N., dan Yuwono, T. 2018. Permeabilitas dan Karakteristik Fisik Emulgel Minyak Atsiri Bunga Cengkeh dengan Penambahan Enhancer. Medical Sains 3(1): 1-9.

Martin, A., Swarbrick, J., dan Cammarata, A. 1993. Farmasi Fisik 2. Edisi III. Jakarta: UI Press.

Martin, A., Swarbick, J., dan Cammarta, A. 2008. Farmasi Fisik. Jakarta : UI Press.

Naibaho, D.H., Yamkan, V,Y., Weni, Wiyono. 2013. Pengaruh Basis Salep Terhadap Formulasi Sediaan Salep Ekstrak Daun Kemangi (Ocinum sanchum L.) pada Kulit Punggung Kelinci yang dibuat Infeksi Staphylococcus aureus. Jurnal ilmiah Farmasi ± UNSRAT, Vol.2 N0.02

Lachman, L., Lieberman, H.A., dan Kanig, J.L. 2008. Teori dan Praktek Farmasi Industri, ed. 3. Jakarta: UI Press. Hal. 1091.

Langley, Chris dan Dawn Belcher. 2008. Pharmaceutical Compounding and Dispensing. London: Pharmaceutical Press.Pratimasari, D., Sugiharti, N., dan Yuwono, T. 2015. Evaluasi Sifat Fisik dan Uji Iritasi Sediaan Salep Minyak Atsiri Bunga Cengkeh Dalam Basis Larut Air. Jurnal Ilmiah Farmasi. Vol 11(1): 9-14.

Penulis

Bilqisti Kanzabila K⁰²⁴, Annisa Zahira⁰²⁶, Nurul Fauziah R⁰²⁸, Kirana Fayruz S⁰³⁰, Salsabil Ghaliya⁰³², Audry Rahma D ⁰³⁴, Natashya Parameswari⁰³⁶, Alya Puteri A. P⁰⁴⁰ , Husna Muharram A⁰⁴², Devani Olivia Winardi ⁰⁴⁴

Program Studi Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran, Jatinangor, Jawa Barat, Indonesia.