kuliah farfis emulsi ekstensi gasal 2012
Post on 30-Nov-2015
329 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
EMULSI
Dwi Lestari P
Departemen Teknologi Farmasi Laboratorium Farmasi Fisik
Tujuan Umum Perkuliahan Farmasi Fisik
overview
Tujuan Khusus Topik Bahasan Emulsi • Mahasiswa dapat menjelaskan tentang
– emulsi dan tujuannya
– tipe emulsi dan cara identifikasinya
– komponen formulasi emulsi dan perannya
– menjelaskan tentang cara emulsifikasi
– bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai bahan pengemulsi
– Instabilitas emulsi
• Mengevaluasi dan mengatasi persoalan yang berkaitan dengan fenomena fisikokimia pada formulasi emulsi
• Gennaro, A.R. 2000. Remington : The Science and Practice Pharmacy. Edisi 20. Vol.1. Hlm. 322-333, 1030-1034
• Lachman, L., et.al. 1986. The Theory and Practice of Industrial Pharmacy. Edisi 3. Philadelphia: Lea & Febiger. Hlm. 100-122, 502-533.
• Everett, D.H. 1988. Basic Principles of Colloidal Science. London: The Royal Society of Chemistry. Hlm. 55-56, 60, 182-183.
• Zhao, Y.P., et.al. Monitoring and Predicting Emulsion Stability of Metal Working Fluids by Salt Titration and Turbiscan. Jurnal dari nalco.com. Diunduh pada 10 februari 2009.
• Thompson, J.E. 2004. A Practical Guide To Contemporary Pharmacy Practice. 2nd ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins
• Allen, L.V. 2002. The Art, Science, and Technology of Pharmaceutical Compounding. 2nd ed. Washington DC: American Pharmaceutical Association
• dll (jurnal online topik terkait)
pustaka acuan
EMULSI • Pendahuluan
• Tipe Emulsi
• Identifikasi Tipe Emulsi
• Sifat-sifat Fisik Emulsi
• Emulsifikasi
• Formulasi Emulsi : Emulsifying agents, dll
• Pembuatan Emulsi
• Stabilitas Emulsi
Emulsi Silikon : untuk membuat
shampoo, bath lotion, skin care
cream, hot oil treatment dan hand
care cream.
emulsi vaksin
injeksi emulsi lemak
Susu : emulsi alami (lemak terdispersi dalam air) dengan kasein (suatu protein) sebagai emugator
INDUSTRI EMULSI DI SEKITAR KITA
Dodecane droplets in a continuous phase of water/glycerol mixture.
Sodas: Oil in Water emulsion
Milk: Oil in Water emulsion
Balm: Water in oil emulsion
Mayonnaise: Oil in Water emulsion
Emulsion suitable for intravenous
injection.
The manufacturers
emulsify the lipid soluble
propofol in a mixture of
water, soy oil and egg lecithin.
What is Cool Whip?
Whipped toppings are essentially an emulsion of oil
(usually around 35%) and sweetened water (around 60%)
with an emulsifier, like phosphatidyl choline (lecithin), to
maintain the emulsion. The oil used for whipped
toppings, like Cool Whip™, is hydrogenated vegetable oil,
and after hydrogenation (saturation with hydrogen), all
vegetable oils are the same (saturated), regardless of
where they come from. So hydrogenated olive oil could
easily be used to make whipped toppings.
Metal cutting oils Margarine Ice cream
Pesticide Asphalt Skin cream
Emulsions encountered in everyday life!
Stability of emulsions may be engineered to vary from seconds to years depending on application
sistem dispersi dari minimal dua fase cair yang tidak dapat bercampur atau hanya tercampur sebagian
a d a l a h
Droplet size: 0.1-100 µm
yang mana salah satu fase cairan terdispersi dalam bentuk droplet (fase terdispersi) di dalam cairan lainnya (fase pendispersi)
Liquid 1
Liquid 2 Dispersed
phase
Dispersion
medium
EMULSI
TUJUAN PEMBUATAN EMULSI
• Meningkatkan kelarutan obat
• Meningkatkan stabilitas obat
• Memperpanjang lama kerja obat
• Memperbaiki rasa obat
• Memperbaiki penampilan sediaan
• Memformulasi gabungan nutrisi penting
• Memformulasi sediaan eksternal (washable maupun bersifat emolien)
TIPE EMULSI
• Berdasarkan Fase Terdispersi ▫ Emulsi Sederhana:
O/W: minyak dalam air
W/O: air dalam minyak
▫ Emulsi Ganda (multiple emulsion) O/W/O
W/O/W
• Berdasarkan Ukuran Droplet
▫ 0.1 – 100 µm: Makroemulsi (Kinetically Stable) ▫ 0.01 – 0.1 µm: Mikroemulsi (Thermodynamically Stable)
TIPE EMULSI 1. Emulsi minyak dalam air (o/w) contoh : Scott’s emulsion, Laxadine emulsi, injeksi emulsi lemak untuk
nutrisi parenteral
2. Emulsi air dalam minyak (w/o) contoh : Mentega
Emulsi minyak dalam air (O/W) Oral, topikal, parenteral
Emulsi Air dalam Minyak (W/O) Umumnya topikal
Water
Oil
mm
TIPE EMULSI
Emulsi Ganda
w/o/w o/w/o
Multiple emulsions
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TIPE EMULSI
• EMULGATOR ▫ O/W: minyak dalam air
▫ W/O: air dalam minyak
• RASIO FASE (komposisi relatif minyak dan air)
▫ Fase dengan konsentrasi lebih besar : fase kontinyu
TETAPI jenis emulgator lah yang paling menentukan
• URUTAN PENCAMPURAN
BENTUK SEDIAAN EMULSI
LIKUID SEMISOLID
Vanishing Cream : O/W Cold cream : W/O
• < 0.5 mm
• 0.5-1.5 mm
• 1.5-3 mm
• >3 mm
A
UKURAN DROPLET EMULSI
Distribusi Ukuran Droplet
•<
0.5
mm
•0
.5-1
.5 m
m
•1
.5-3
mm
•>3
mm
Very few large droplets contain most of the oil
Diameter /mm
0.1 1 10
Fre
qu
en
cy /%
0
5
10
15
20
25
30
35
Emulsion 1
Emulsion 3
Emulsion 5
Fig. 1
Median
Large droplets
often contribute
most to
instability
(Volu
me in
cla
ss
Tota
l volu
me m
easure
d)
Note log scale
SIFAT-SIFAT FISIK EMULSI
TIPE EMULSI Berdasarkan Ukuran Droplet:
TIPE EMULSI UKURAN DROPLET STABILITAS MAKROEMULSI 0,1 – 100 µm Secara termodinamika tidak stabil
(metastabil)
Makroemulsi akan pecah jika didiamkan sendiri dalam periode waktu tertentu
Secara kinetik dapat distabilkan oleh surfaktan, polimer atau partikel kecil
Mengandung droplet minyak dalam air (O/W) atau air dalam minyak (W/O)
MIKROEMUL SI 0,01 – 0,1 µm Secara termodinamika stabil
Selalu distabilkan dengan surfaktan
Dapat berupa mikroemulsi O/W, W/O, ataupun bikontinyu
IDENTIFIKASI TIPE EMULSI
1. Emulsi O/W bertekstur creamy dan emulsi W/O terasa lengket (greasy)
2. Uji Pengenceran :
Emulsi O/W dapat diencerkan oleh air
Emulsi W/O dapat diencerkan dengan minyak
3. Uji kelarutan zat warna :
Emulsi dapat terwarnai oleh zat warna yang larut dalam medium pendispersi
4. Uji konduktivitas :
secara umum, emulsi O/W memiliki konduktivitas elektrik yang lebih tinggi daripada emulsi W/O
Uji Pengenceran Emulsi O/W
Uji Pengenceran Emulsi W/O
IDENTIFIKASI TIPE EMULSI
Uji Konduktivitas Emulsi O/W
Uji Konduktivitas Emulsi W/O
IDENTIFIKASI TIPE EMULSI
Uji Kelarutan Zat Warna : Menggunakan zat warna larut air (amaranth)
IDENTIFIKASI TIPE EMULSI
KOMPONEN EMULSI formulasi emulsi
Emulsi yang stabil minimal mengandung 3 komponen :
fase terdispersi
medium pendispersi
bahan pengemulsi (emulsifying agent)
bahan aditif
Fase 1 Droplet
Terdispersi Internal
Diskontinyu
Fase 2 Serum
Pendispersi Eksternal Kontinyu
dua cairan tak bercampur
Olive oil
Vinegar
dua cairan tak bercampur
Kuning telur untuk
mengemulsikan vinegar
dengan minyak
dikocok
EMULSIFIKASI (PEMBENTUKAN EMULSI)
d
VF
.6
PEMBENTUKAN DAN PEMECAHAN DROPLET CAIRAN TERDISPERSI
cairan bulk mula-mula droplet
Proses I : menaikkan energi bebas permukaan ↓
TIDAK STABIL secara termodinamika
↓ Cenderung mengelompok
↓ Proses II : mengurangi energi bebas permukaan
ENERGI BEBAS PERMUKAAN
V = Volume fase terdispersi d = diameter partikel γ = tegangan permukaan
Teori Emulsifikasi
Droplet dapat distabilkan dengan tiga cara
i. Mengurangi tegangan permukaan
ii. Mencegah koalesensi droplet
a. dengan membentuk lapisan film di antarmuka
b. dengan membentuk lapisan listrik ganda
32
•
33
Phase A
Phase B
Change from A to B increases surface area of phase A, hence the Due to increased surface energy, the system is thermodynamically unstable. A B
• Mono molecular
• Multimolecular
• Solid particle films
34
35
- -
-
-
-
-
+
+
+
+
+
-
-
-
- -
-
-
+
+ +
+
Electrical double layer at oil-water interface
Emulsion made with
sodium soap.
Oil Water
AKTIVITAS PERMUKAAN DALAM EMULSI
BAHAN PENGEMULSI (emulsifying agent)
Syarat-syarat bahan pengemulsi : 1. Aktif permukaan 2. Cepat diadsorpsi di sekeliling droplet 3. Memberikan droplet potensial listrik
secukupnya 4. Menambah viskositas emulsi 5. Efektif pada konsentrasi rendah 6. Dapat larut pada kedua fase pada
tingkat tertentu
KLASIFIKASI BAHAN PENGEMULSI (emulsifying agent)
1. SINTETIK (surfaktan)
a. Anionik
b. Kationik
c. Nonionik
2. ALAM
Koloid Hidrofilik :
• Gom akasia, gelatin → tipe film multimolekul
• Lesitin, kolesterol → tipe film monomolekul
3. PADATAN TERBAGI HALUS
Colloidal Clays :
• Bentonite, veegum → tipe film partikel padatan
Metal Hidroksida :
• Mg-hidroksida → tipe film partikel padatan
4. BAHAN PENGEMULSI PEMBANTU
• tidak dapat membentuk emulsi yang stabil secara tunggal
• Membantu menstabilkan emulsi dengan menambahkan kekentalan
• Contoh : metilselulosa, Na-alginat, Na-CMC, ariety of fatty acids (e.g., stearic acid), fatty alcohols (e.g., stearyl or cetyl alcohol), and fatty esters (e.g., glyceryl monostearate)
MEKANISME KERJA BAHAN PENGEMULSI
1. Menurunkan tegangan antarmuka di antara dua
fase yang tak bercampur (air-minyak) : Surfaktan membentuk lapisan film monomolekuler
Reduces
interfacial tension
MEKANISME KERJA BAHAN PENGEMULSI
2. Membentuk lapisan pelindung di sekitar globul
terdispersi dengna membentuk lapisan film antarmuka →mencegah koalesensi fase terdispersi : Polimer
Monolayer or multilayer film prevents coalescence
MEKANISME KERJA BAHAN PENGEMULSI
3. Partikel padat terbagi halus diadsorpsi di
sekitar glubul dan menghasilkan penghalang partikulat yang mencegah collision dan koalesensi : Padatan anorganik terbagi halus.
Particulate film prevents coalescence
In most of the cases, more than one emulsifier is used in the formulation of an
emulsion because a single emulsifier usually does not give good results
Combination of emulsifying agents
43
Oil
Sodium cetyl sulphate
Cholesterol
Combination of emulsifying agents at the interface of oil and water.
Type Example
Anionic ● Sodium stearate ● Potassium stearate ● Potassium oleate ● Calcium oleate ● Sodium lauryl sulfate
Cationic ● Cetrimide ( cetyl trimethyl ammonium bromide )
Nonionic ● Glyceryl monostearate ( GMS ) ● Sorbitan esters ( Spans ) – sorbitan monostearate ● Polysorbates ( Tweens ) – Polysorbate 80
Amphoteric ● Lecithin
BAHAN PENGEMULSI SINTETIK : SURFAKTAN
BAHAN PENGEMULSI SINTETIK : SURFAKTAN
BAHAN PENGEMULSI ALAMI : dari tumbuhan, hewan atau turunan semisintetik
Polysaccharides ● acacia ● tragacanth ● sodium alginate
Semisynthetic polysaccharides
● Methyl cellulose ● Hydroxypropyl cellulose ● Sodium carboxymethyl cellulose
Lipids ● Bees wax ● Wool fat ● Wool alcohols ● Cholesterol ● Phospholipids - lecithin
Proteins ● Gelatin ● Casein
Anionic, o/w , emulgator primer&sekunder, perlu pengawet
BAHAN PENGEMULSI PARTIKEL TERBAGI HALUS:
Senyawa anorganik dalam bentuk terbagi halus yang dapat
diadsorpsi pada antarmuka air-minyak membentuk lapisan film koheren
Colloidal clays ● Bentonite ● Colloidal silicon dioxide ● Aluminium magnesium silicate
Inorganic hydroxides
● Aluminium hydroxide ● Magnesium hydroxide
BAHAN PENGEMULSI TAMBAHAN
Nama Sumber dan Komposisi Kegunaan Utama
Setil alkohol Terutama C16H33OH Pengental lipofilik dan penstabil losio dan salep O/W
Gliseril monostearat
C17H35COOCH2CHOHCH2OH Pengental lipofilik dan penstabil losio dan salep O/W
Metilselulosa Seri dari estermetil selulosa Pengental hdrofilik dan penstabil emulsi O/W, penstabil W/O lemah
Na-CMC Garam natrium dari ester karboksimetil selulosa
Pengental hdrofilik dan penstabil emulsi O/W,
Asam Stearat
Campuran asam padat dari lemak, terutama stearat dan palmitat
Pengental lipofilik dan penstabil losio dan salep O/W. Membentuk emulgator sejati jika direaksikan dengan alkali
Bancroft’s rule Bancroft’s rule: Bila
sejumlah yang sama air dan minyak didispersikan, maka emulsi yang diperoleh adalah emulsi O/W jika surfaktan lebih larut air dan W/O jika surfaktan lebih larut minyak
Sifat ampifilik dari kebanyakan pengemulsi (umumnya surfaktan nonionik) dinyatakan dalam skala empirik yang disebut HLB HLB 0 -3 : Bahan antibusa 4 – 6 : pengemulsi W/O 7 – 9 : bahan pembasah 8 – 18 : pengemulsi O/W 13 – 15 : detergen 10 – 18 : bahan penglarut Pengemulsi lebih hidrofilik →lebih larut air → O/W Pengemulsi lipofilik → kurang larut air → W/O Keseimbangan tepat → efektif → terkonsentrasi pada antarmuka O dan W
HLB (hydrohilic – lipophilic balance)
PEMBUATAN EMULSI
SEDIAAN EMULSI CAIR YANG IDEAL
1. Ukuran Droplet Halus
2. Agregasi dan creaming droplet rendah
3. Mudah diredispersi dengan pengocokan ringan
PEMBUATAN EMULSI 1. PEMILIHAN BAHAN PENGEMULSI
1) SISTEM HLB : 4 – 6 →emulsi W/O; 8 – 18 → emulsi O/W
2) Emulgator surfaktan nonionik : 2-5% (10-20% fase minyak)
3) Campuran Bahan Pengemulsi :
1) Untuk mendapatkan HLB yang diinginkan
2) Menambah stabilitas dan kepaduan antarmuka
3) Mempengaruhi kekentalan dan rasa produk
2. PEMBUATAN SKALA KECIL
menggunakan peralatan sederhana spt mortir dan stamper terutama untuk pengemulsi pembentuk film multimolekul (akasia, tragakan, agar)
2 Metode :
1. Metode GOM BASAH (English Method)
2. Metode GOM KERING (Continental Method)
PEMILIHAN BAHAN PENGEMULSI
MERUPAKAN HAL PALING KRITIS DALAM PEMBUATAN EMULSI DENGAN STABILITAS YANG OPTIMAL Pemilihan emulgator yang efisien akan menentukan stabilitas emulsi hingga berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun meskipun emulsi secara termodinamika tidak stabil
PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK
Rx Mineral oil 50 mL
Span 60 q.s
Tween 40 q.s
Cherry syrup 40 mL
Aqua dest. q.s ad. 120 mL
TAHAP-TAHAP PERHITUNGAN:
1. Sediaan untuk penggunaan internal harus emulsi O/W
2. HLB yang “dibutuhkan” mineral oil= 12 (untuk emulsi O/W)
3. Jumlah total emulgator yang dibutuhkan:
5% x 120 mL = 6 g
4. HLB Span 60 = 4,7
5. HLB Tween 40 = 15,6
PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK
6. Perhitungan Jumlah Span 60 dan Tween 40 yang dibutuhkan : berdasarkan “HLB yang dibutuhkan” cara aljabar & aligasi
a. Cara ALJABAR:
HLB = ft (HLBt) + fs (HLBs); ft = fraksi berat Tween
fs = fraksi berat Span
HLBt = HLB Tween
HLBs = HLB Span
HLB = total HLB yang dibutuhkan
ft + fs = 1, maka ft = 1 - fs
PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK
ft + fs = 1, maka ft = 1 - fs
12 = (1 - fs )(15,6) + fs (4,7)
12 = 15,6 – (fs )(15,6) + fs (4,7)
10,9 fs = 3,6
fs = 0,33 fraksi berat Span
Maka fraksi berat Tween adalah:
ft = 1 - fs = 1 – 0,33 = 0,67
Berat Span 60 yang digunakan BILA total emulgator 6g :
0,33 x 6 g = 1,98 g
Berat Tween 40 = 0,67 x 6 g = 4,02 g
PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK
b. CARA ALIGASI
PERHITUNGAN EMULGATOR NON-IONIK
15,6 7,3
12
4,7 3,6
bagian Tween 40
bagian Span 60
10,9 total bagian
atorlggtotalemu
xgTween
atorlggtotalemu,
gTween,
6
40
910
4037 x = 4,02 g Tween 40
x = 1,98 g Span 60 atorlggtotalemu
xgSpan
atorlggtotalemu,
gSpan,
6
60
910
6063
METODE PEMBUATAN EMULSI
METODE PEMBUATAN EMULSI :
1. UNTUK PENGGUNAAN INTERNAL: I. METODE TRITURASI
A. Metode Gom Basah
B. Metode Gom Kering
II. METODE BOTOL
2. UNTUK PENGGUNAAN EKSTERNAL
Pembuatan emulsi tergantung pada skala produksi. Skala kecil : mortar and pestle , tapi efisiensi terbatas mikser listrik kecil (hati-
hati udara yg terperangkap!!). Skala besar : stirer mekanik untuk emngendalikan agitasi dan shearing stress
untuk menghasilkan emulsi yang stabil.
METODE TRITURASI
1. METODE GOM BASAH
a. Gom dan air ditriturasi bersama hingga terbentuk musilago
b. Sejumlah minyak yang dibutuhkan ditambahkan secara bertahap dalam proporsi kecil untuk membentuk emulsi primer.
c. Setelah emulsi primer terbentuk dengan baik, baru ditambahkan sisa air hingga terbentuk emulsi akhir.
METODE TRITURASI 2. METODE GOM KERING
a. Minyak ditriturasi terlebih dahulu dengan gom dengan sejumlah kecil air untuk membentuk emulsi primer.
b. Triturasi terus berlangsung hingga terdengar ‘clicking’ sound dan terbentuk krim putih
c. Setelah emulsi primer terbentuk, air yang tersisa ditambahkan secara perlahan hingga terbentuk emulsi akhir.
METODE BOTOL
Untuk pembuatan emulsi minyak atsiri dan minyak non-viskos lainnya
Metode gom basah maupun gom kering
Minyak atsiri (viskositas rendah) membutuhkan gom yang lebih banyak
Metode botol : Minyak atau air dikocok dengan baik bersama sejumlah gom yang telah ditentukan
Setelah teremulsi dengan baik, cairan kedua (air/minyak) ditambahkan sekaligus, botol dikocok kembali dengan kuat emulsi primer
Air ditambahkan dalam porsi kecil sambil dikocok secara konstan setiap ada penambahan hingga volume akhir.
Perbandingan dari
Jenis Minyak Minyak Air Gom
Fixed Oil 4 2 1
Mineral Oil 3 2 1
Volatile Oil 2 2 1
Tabel Perbandingan Minyak, Air dan Gom yang Dibutuhkan Untuk Membentuk Emulsi Primer
PEMBUATAN EMULSI UNTUK PENGGUNAAN EKSTERNAL
creams, lotions dan liniments mengandung bahan wax memerlukan pelelehan sebelum dicampur
Pembuatan :
komponen minyak dilelehkan secara terpisah pada 60 0C.
di wadah yang lain komponen air dihangatkan perlahan hingga mencapaisuhu 60 0C.
Fase air kemudian ditambahkan ke dalam fase minyak pada suhu yang sama dan diaduk hingga dingin
TEKNIK EMULSIFIKASI : SKALA BESAR Physical parameters affecting the droplet size
distribution , viscosity, and stability of emulsion. • Location of the emulsifier, • method of incorporation of the phases, • the rates of addition , • the temperature of each phase and • the rate of cooling after mixing of the phases
considerably
72
Energy may be supplied in the form of
• Heat
• Homogenization
• Agitation
73
PEMBUATAN EMULSI SKALA BESAR
Heat :
• Emulsification by vaporization
• Emulsification by phase inversion
• Low energy emulsification
74
PEMBUATAN EMULSI SKALA BESAR
Mechanical equipment for emulsification (Agitation)
• Mechanical stirrers
• Propeller type mixers
-Turbine mixers
- Homogenizers
• Colloid mills
• Ultrasonifiers
75
PEMBUATAN EMULSI
76
• For drawing the material to be mixed from above.
• Generates axial flow in the vessel.
77
• Standard stirring element. For drawing the material to be mixed from the top to the bottom.
• Local shearing forces. • Generates axial flow in the
vessel. • Used at medium to high
speeds. .
78
79
80
81
82
Viberating blade
Outlet Intlet
Nozzle
• Addition of drug during emulsion formation • Addition of drugs to a preformed emulsion 1. Addition of materials into w/o emulsion 2. Addition of oleaginous material to o/w emulsion 3. Addition of water soluble materials to a w/o emulsion 4. Addition of water soluble materials to an o/w emulsion
83
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI
1. FASE INTERNAL
2. FASE KONTINYU
3. EMULGATOR
4. BAHAN PENSTABIL TAMBAHAN
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI 1. FASE INTERNAL
a. Konsentrasi volume (), interaksi hidrodinamik antar globul, flokulasi
b. Viskositas (1); deformasi globul dengan adanya shear
c. Ukuran globul dan distribusi ukuran; metode pembuatan emulsi; kondisi globul pada shear; interaksi dengna medium; interaksi globul
d. Konstitusi kimia
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI
2. FASE KONTINYU
a. Viskositas (0); dan sifat reologi lainnya
b. Konstitusi kimia, polaritas, pH; energi potensial interaksi antar globul
c. Konsentrasi elektrolit jika medium polar
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI
3. EMULGATOR
a. Konstitusi kimia; energipotensial interaksi antar globul
b. Konsentrasi dan solubilitas dalam fase internal dan fase kontinyu; tipeemulsi; inversi emulsi; solubilisasi fase cair dalam misel
c. Ketebalan film di sekitar globul, dan sifat reologinya; deformasi globul pada shear; sirkulasi cairan pada globul
d. Efek elektroviskos
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS EMULSI
4. EFEK BAHAN PENSTABIL TAMBAHAN
a. Pigmen, hidrokoloid, oksida hidrat
b. Efek pada sifat reologi fase likuid, dan daerah antarmuka
FAKTOR YANG HARUS DIPERHATIKAN DALAM MENYUSUN FORMULASI EMULSI
• Stabilitas zat aktif dan eksipien • Konsentrasi emulgator • Penampilan visual , Warna, Aroma • Viskositas, extrudability • Loss of water and other volatile
vehicle components • Urutan penambahan komponen
formulasi • Distribusi ukuran partikel
terdispersi • pH • Temperatur emulsifikasi • Tipe peralatan
• Metode dan kecepatan pendinginan
• Tekstur, sensasi rasa pada kulit (rasa lengket, grittiness, berlemak, tackiness, spreadibility)
• Kontaminasi mikroba/ sterilitas
• Pelepasan/bioavailabilitas (absorpsi perkutan)
• Distribusi fase, inversi fase (homogenitas/pemisahan fase
• Emulsi oral : botol bertutup rapat
• Produk peka cahaya : dalam botol amber
• Emulsi kental : botol bermulut lebar
• Label : harus dikocok dahulu
• Disimpan pada suhu yang sejuk tapi bukan di lemari es.
PENGEMASAN, LABEL, PENYIMPANAN SEDIAAN EMULSI
1. PENGAWETAN DARI MIKROORGANISME
▫ SANGAT PENTING : oleh karena mo sangat mudah berkembangbiak pada lingkungan banyak air, apalagi juga tdp KH, protein, steroid
▫ Perubahan rasa, warna, gas, hidrolisis, perubahan pH, dan pemecahan emulsi
▫ Pengawet : sangat larut air, koefisien partise lemak/air rendah, bakterisid, noniritan,nonsensitizing, nontoksik, inert, stabil pada rentang pH dan suhu yang lebar, spektrum antibakteri, antijamur dan antiragi yang lebar
▫ ESTER PARAHIDROKSIBENZOAT : metil,propil,butil paraben; ASAM ORGANIK ; asam askorbat, asam benzoat, SENY.AMONIUM KUARTENER (cetrimide), TURUNAN KRESOL (klorokresol), dll
PENGAWETAN DALAM EMULSI
2. PENGAWETAN DARI OKSIDASI
• Emulsi minyak mineral, minyak tumbuhan dan lemak hewan perubahan oksidatif (tengik, rusak oleh karena efek oksigen dan enzim mikroorganisme
• ANTIOKSIDAN untuk mencegah kerusakan akibat oksigen di atmosfer
• ANTIOKSIDAN : zat yang memiliki afinitas yg tinggi thd O2 sehingga dapat berkompetisi dengan zat labil dalam formulasi untuk berikatan dg O2
• Antioksidan ideal : nontoksik, nonirritan, effektif pada konsentrasi rendah, larut dalam medium dan stabil, tidak berbau dan tak berasa (oral)
• Contoh : alkil galat seperti etil, propil atau dodesil galat, butylated hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluene (BHT)
PENGAWETAN DALAM EMULSI
STABILITAS EMULSI
1. STABILITAS FISIK ▫ Menjaga fase terdispersi dalam bentuk droplet halus
dan kemudahan redispersi ▫ Emulsi secara alami adalah tidak stabil secara fisik, maka
harus dijamin paling tidak dalam rentang waktu penggunaan sediaan stabil
2. STABILITAS KIMIA
3. STABILITAS MIKROBIOLOGI ▫ Seluruh emulsi membutuhkan pengawet antimikroba :
fase air merupakan medium pertumbuhan mikroorganisme. TERUTAMA UNTUK EMULSI O/W DAN GOM ALAM
STABILITAS EMULSI
Faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi :
1. STABILISASI STERIK : membentuk lapisan film pada antarmuka
yang kuat secara mekanis menggunakan surfaktan, protein,
gabungan pengemulsi (ko-surfaktan)→ suhu sangat penting
(kelarutan dapat berubah dengan cepat)
2. ELECTRICAL DOUBLE LAYER REPULSIONS (at lower volume
fractions) 3.Tegangan permukaan yang rendah 4.Volume fase terdispersi relatif kecil 5.Distribusi ukuran partikel sempit 6.Kekentalan tinggi
Sifat fisika yang PALING PENTING dari suatu emulsi adalah
STABILITASnya
1. CREAMING dan SEDIMENTASI
2. FLOKULASI dan KOALESENSI
3. INVERSI FASE
INSTABILITAS EMULSI
CREAMING dan SEDIMENTASI
• Creaming : ▫ pergerakan ke atas dari fase terdispersi ▫ Jika densitas fase terdispersi < fase
pendispersi ▫ Sering terjadi pada emulsi O/W
• Sedimentasi : ▫ Pergerakan ke bawah dari fase terdispersi ▫ Jika densitas fase terdispersi >fase pendispersi ▫ Droplet mengendap ▫ Sering terjadi pada emulsi W/O
INSTABILITAS EMULSI:
Faktor yang mempengaruhi Creaming : Stoke’s Law
• V= kecepatan creaming
• r =jari-jari globul
• 1= densitas fase terdispersi
• 2= densitas medium pendispersi
• g= konstanta gravitasi
• = viscositas medium pendispersi
9
g )-( 2r =V 21
2
CARA MENGURANGI LAJU CREAMING DAN SEDIMENTASI :
• Mengurangi ukuran partikel droplet terdisdersi
• Meningkatkan viskositas fase pendispersi : menambahkan peningkat viskositas (gom akasia, tragakan, dll)
• Mengurangi perbedaan densitas antara fase terdispersi dan pendispersi
INSTABILITAS EMULSI
creaming dan sedimentasi TIDAK menyebabkan EMULSI PECAH
droplet dapat didispersikan kembali dengan pengocokan ringan
FLOKULASI dan KOALESENSI
• Flokulasi (Agregasi) : ▫ Droplet terdispersi bergabung bersama tetapi tidak melebur ▫ mendahului koalesensi dalam emulsi ▫ berhubungan dengan potensial listrik pada droplet
• Koalesensi : ▫ Peleburan (fusi) sempurna dari droplet ▫ menyebabkan berkurangnya jumlah droplet ▫ tergantung pada sifat struktur film antarmuka;
pada emulsi dengan pengemulsi surfaktan terbentuk film monolapis→koalesensi dilawan elastisitas dan kekompakan film di antara dua muka →meskipun dua droplet bersentuhan tidak akan melebur
Film multilapis dan partikel padatan →memberi derajat tekanan yang tinggi pada koalesensi oleh karena kekuatan mekaniknya
INSTABILITAS EMULSI
Koalesensi MENYEBABKAN PEMISAHAN dua fase yang tidak bercampur
INSTABILITAS EMULSI
INSTABILITAS EMULSI
INVERSI FASE
• Perubahan emulsi O/W → W/O atau W/O → O/W • Disebabkan oleh penambahan suatu elektrolit
atau oleh perubahan ratio volume fase • Contoh : emulsi O/W yang menggunakan Na-
stearat sebagai pengemulsi, dapat diinversi dengan penambahan CaCl2. Oleh karena Castearat yang terbentuk adalah pengemulsi lipofilik sehingga lebih cenderung membentuk emulsi W/O
Fase luar dan fase dalam saling bertukar
O W
O W
• Penentuan stabilitas pada kondisi penyimpanan jangka panjang, kondisi penyimpanan yang dipercepat, kondisi “freezing and thawing”
• Kondisi stress mempercepat waktu pengujian: ▫ gaya Sentrifuga,
▫ agitasi
▫ pendiaman dan
▫ suhu
UJI STABILITAS EMULSI
• PaRAMETER FISIK:
▫ Pemisahan fase
▫ Viskositas
▫ Sifat elektroforesis
▫ Ukuran partikel dan jumlah partikel
• Particle size and size distribution
▫ Pada teknik “freeze-thaw cycling “ peningkatan pertumbuhan partikel
▫ Dengan mikroskop optik, sedimentasi menggunakan alat Andreasen apparatus and Coulter counter apparatus.
• Rheological studies : Viskometer “Cone and Plate” dengan variasi shear stress
UJI STABILITAS EMULSI
1. PENENTUAN UKURAN DAN JUMLAH PARTIKEL 2. PENENTUAN VISKOSITAS
a. Reologi emulsi: non-newtonian type b. Viskometer “cone and plate” c. viscous emulsions: penetrometer direkomendasikan oleh karena dapat mengukur
viskositas dengan berjalannya waktu o/w : flokulasi globul ↗viskositas selanjutnya konsistensi berubah sesuai
waktu w/o : partikel fase tersispersi flokulasi dengan cepat ↙viskositas, stabil
setelah 5 - 15 hari As a rule,: MENURUNNYA VISKOSITAS SESUAI WAKTU MEREFLEKSIKAN
ADANYA PENINGKATAN UKURAN PATIKEL AKIBAT KOALESENSI
• 3. Determination of phase separation: This is another parameter used for assessing the stability of the formulation. Phase separation may be observed visually or by measuring the volume of the separated phases.
•
• 4. Determination of electrophoretic properties: Determination of electrophoretic properties like zeta potential is useful for assessing flocculation since electrical charges on particles influence the rate of flocculation. O/W emulsion having a fine particle size will exhibit low resistance but if the particle size increase, then it indicates a sign of oil droplet aggregation and instability.
UJI MUTU EMULSI
3. PENENTUAN PEMISAHAN FASE
diamati secara visual atau dengan mengukur volume fase yang terpisah
4. PENENTUAN SIFAT ELEKTROFORESIS
• zeta potential : penilaian flokulasi , oleh karena muatan elektrik partikel mempengaruhi kecepatan flokulasi
UJI MUTU EMULSI
EMULSI GANDA
(a) W/O/W (b) O/W/O Untuk tiap antarmuka membutuhkan nilai HLB yang berbeda
Terutama ditujukan untuk FORMULASI SEDIAAN SUSTAINED RELEASE : obat terperangkap di lapisan dalam sehingga harus melewati dua fase berikutnya untuk dapat lepas dan diabsorpsi
• Mikroemulsi adalah emulsi yang tampak transparan yang secara termodinamika stabil
• Homogen
• Ukuran globul berdiameter 0,1-100 µm
• Salah satu kerugian : memerlukan surfaktan dalam jumlah lebih banyak oleh karena ukuran droplet yang sangat kecil.
MIKROEMULSI
• Microemulsions are thermodynamically stable optically transparent , mixtures of a biphasic oil –
water system stabilized with surfactants. Microemulsion Emulsion
Transparent Yes No
Size 10-120 nm 0.1 – 10 µ
Formation Spontaneous Require vigorous shaking
Type o/w, w/o. cylinder o/w, w/o, w/o/w, o/w/o
Stability Thermodynamically stable
Thermodynamically unstable
Viscosity Can accommodate 20 to 40% without increase in viscosity
More viscous
115
MIKROEMULSI
KARAKTERISTIK Behaves like Newtonian fluids
Characteristic
Interfacial tension
Thermodynamically stable, contrary to emulsions
KARAKTERISTIK MIKROEMULSI
The advance of micro emulsion has lead to the improvement in many fields.
MICRO EMULSION
Food pharmacy
…
Daily use Chemistry
Oil Recovery
Catalyst
MICRO EMULSION IN OUR LIFE
KEGUNAAN MIKROEMULSI
• Many commercially important uses.
• The fluid used in some dry cleaning processes is a water-
in-oil microemulsion. Some floor polishes and cleaners, personal care products, pesticide
formulations, and cutting oils
• Much of the work done on these systems have been
motivated by their possible use to mobilize petroleum
trapped in porous sandstone for enhanced oil recovery.
• A fundamental reason for the uses of these systems is that
a Microemulsion Phase Sometimes Has An ULTRALOW
INTERFACIAL TENSION With A Separate Oil Or Aqueous
Phase, Which May Release Or Mobilize Them From Solid
Phases Even In Conditions Of Slow Flow Or Low Pressure
Gradients.
Pharmaceutical applications of microemulsions
• Increase bioavailability of drugs poorly soluble in water.
• Topical drug delivery systems
•
119
KESIMPULAN • Emulsi adalah sistem dispersi dari minimal dua fase cair yang
tidak dapat bercampur atau hanya tercampur sebagian, yang distabilkan oleh suatu emulgator
• Emulsi, merupakan sistem yang secara termodinamika tidak stabil, tetapi dapat distabilkan secara kinetika oleh surfaktan, polimer, dan partikel terbagi halus
• Surfaktan larut air membentuk emulsi O/W, surfaktan larut minyak: emulsi W/O
• Emulsi dapat distabilkan dengan surfaktan ionik, polimer, partikel padat ataupun dengan meningkatkan viskositas fase kontinyu
• Emulsi dapat pecah oleh karena adanya flokulasi, creaming, koalesensi
• Mikroemulsi adalah emulsi transparan yang stabil secara termodinamika
Diskusi: JELASKAN
• Tujuan formulasi emulsi?
• Faktor-faktor penting dalam pemilihan emulgator?
• Faktor-faktor yang mempengaruhi reologi emulsi?
• Faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi?
• Jenis-jenis instabilitas emulsi? (gambar dan alasan)
• Cara mengatasi instabilitas emulsi?
• Perbedaan makroemulsi dan mikroemulsi?
top related