Tugas Biofarmasi Terapan dan Farmakokinetika KlinikKelarutan dan Permeabilitas

Disusun oleh :

Kelompok 2

Emma Rahmawati260112130508Berty Puspitasari260112130512Rahmad Noor Budi 260112130518Gigih Aditya Pamungkas 260112130526 Sri Marleni Listiani 260112130529 Niki Nastiti Prafita D.260112130530 Nurul Ulya 260112130550

FAKULTAS FARMASIUNIVERSITAS PADJADJARANJATINANGOR2014KELARUTAN DAN PERMEABILITAS

I. Teori Kelarutan dan Permeabiltas a. KelarutanKelarutan suatu zat aktif sangat penting artinya karena ketersediaan suatu obat sangat tergantung dari kemampuan zat tersebut melarut ke dalam media pelarut sebelum diserap ke dalam tubuh. Kelarutan didefinisikan dalam besaran kuantitatif sebagai konsentrasi zat terlarut dalam larutan jenuh pada temperatur tertentu, dan secara kualitatif didefenisikan sebagai interaksi spontan dari dua atau lebih zat untuk membentuk dispersi molekuler homogen. Larutan dinyatakan dalam mili liter pelarut yang dapat melarutkan satu gram zat (Martin et.al, 1990).Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan adalah: pHZat aktif yang digunakan dalam sediaan farmasi pada umumnya bersifat asam dan basa lemah. Kelarutan suatu zat asam atau basalemah sangat dipengaruhi pH. Untuk menjamin suatu larutan homogen yang jernih dan keefektifan terapi maksimumnya, maka pembuatan sediaan farmasi harus disesuaikan dengan pH optimumnya.Kelarutan asam-asam lemah akan meningkat dengan meningkatnya pH larutan, karena berbentuk garam yang mudah larut. Sedangkan kelarutan basa-basa lemah akan brtambah dengan menurunnya pH larutan. SuhuKenaikan temperatur akan meningkatkan kelarutan zat yang proses melarutnya melalui penyerpan panas/kalor (reaksi endotermik), dan akan menurunkan kelarutan zat yang proses melarutnya dengan pengeluaran panas/kalor(reaksi eksotermik). Jenis Pelarut dan Konstanta Dielektrik.Polaritas pelarut sangat mempengaruhi kelarutan suatu zat. Pelarut polar akan melarutkan zat-zat polar dan ionik, hal ini disebabkan tetapan dielektrik pelarut polar yang tinggi sehingga dapat dengan mudah melarutkan zat-zat yang memiliki tetapan dielektrik yang hampir sama/ mendekati. Sedangkan zat yang bersifat nonpolar sukar larut didalamnya.Pelarut polar bertindak sebagai pelarut dengan mekanisme, sebagai berikut:a. Mengurangi gaya tarik antara ion berlawanan dalam kristalMemecah ikatan kovalen elektrolit-elektrolit kuat, karena pelarut ini bersifat amfiprotik.b. Membentuk ikatan hidrogen dengan zat terlarut.Pelarut nonpolar memiliki konstanta dielektrik yang rendah, sehingga dapat melarutkan zat-zat yang besifat nonpolar. Pelarut nonpolar melarutkan zat-zat nonpolar dengan tekanan internal yang sama melalui induksi antaraksi dipol. Besarnnya konstanta dielektrik pelarut dapat diatur dengan menambahkan pelarut lain. Konstanta dielektrik suatu campuran pelarut merupakan hasil penjumlahan dari konstanta dielektrik masing-masing pelarut setelah dikalikan dengan presentase volume masing-masing komponen pelarut.c. Fenomena dimana suatu zat lebih mudah larut dalam pelarut campur daripada pelarut tunggalnya dikenal dengan fenomena dengan fenomena kosolven. Pelarut-pelarut yang umum digunakan dalam bidang farmasi sebagai pelarut campur (cosolvent) terutama dalam pembuatan eliksir adalah air, etanol, gliserin dan propilan glikol.d. Bentuk dan ukuran Partikel Zat TerlarutUkuran partikel dapat mempengaruhi kelarutan , karena semakin kecil partikel, rasio antara luas permukaan dan volume meningkat. Meningkatnya luas permukaan memungkinkan interaksi antara solut dan solvent lebih besar.e. Adanya zat lainPenambahan zat lain yang mempengaruhi kelarutan diantaranya adalah ion sejenis dan penambahan surfaktan. Ion sejenis akan memurunkan kelarutan senyawa elektrolit yang non polar, karena mempengarui harga ksp.Surfaktan merupakan molekul ampifil yang mengendung gugus polar dan non polar. Pada konsentrasi rendah dalam suatu larutan akan berada pada permukaan / antarmuka larutan dan memberikan efek menurunkan tegangan permukaan. Pada konsentrasi diatas KMK akan membentuk misel yang berperan dalam solubilisasi miselar. Solubilisasi miselar adalah suatu pelarut spontan yang terjadi pada molekul zat yang sukar larut air melelui interaksi yang irreversible dengan misel pada surfaktan sehingga membentuk suatu larutan yang strabil secara termodinamika. (Hudayana, 2010).Dalam formulasi sediaan-sediaan farmasi, data kelarutan suatu zat dalam air sangat penting untuk diketahui, karena sediaan cair atau likuida seperti sirup, eliksir, obat tetes mata, injeksi, dan lain-lain dibuat dengan menggunakan pembawa air. Bahkan untuk sediaan solida seperti tablet atau kapsul, data kelarutan sangat penting untuk memperhitungkan kemampuan atau kecepatan absorbsi dalam saluran cerna. Oleh karena itu salah satu cara untuk meningkatkan ketersediaan hayati suatu sediaan dengan menaikkan kelarutan zat aktifnya di dalam air (Hudayana, 2010).Kelarutan suatu zat (solut) dapat ditingkatkan dengan berbagai cara, antara lain:1. Pembentukan KompleksGaya antar molekuler yang terlibat dalam pembentukan kompleks adalah gaya van der waals dari dispersi, dipolar dan tipe dipolar diinduksi. Ikatan hidrogen memberikan gaya yang bermakna dalam beberapa kompleks molekuler dan kovalen koordinat penting dalam beberapa kompleks logam. Salah satu faktor yang penting dalam pembentukan kompleks molekuler adalah persyaratan ruang. Jika pendekatan dan asosiasi yang dekat dari molekul donor dan molekul akseptor dihalangi oleh faktor ruang, kompleks akan atau mungkin berbentuk ikatan hidrogen dan pengaruh lain harus dipertimbangkan. Polietilen glikol, polistirena, karboksimetil-selulosa dan polimer sejenis yang mengandung oksigen nukleofilik dapat berbentuk kompleks dengan berbagai obat. Semakin stabil kompleks organik molekuler yang terbentuk, makin besar reservoir obat yang tersedia untuk pelepasan. Suatu kompleks yang stabil menghasilkan laju pelepasan awal yang lambat dan membutuhkan waktu yang lama untuk pelepasan sempurna.2. Penambahan KosolvenKosolven adalah pelarut yang ditambahkan dalam suatu sistem untuk membantu melarutkan atau meningkatkan stabilitas dari suatu zat, cara ini disebut kosolvensi. Cara ini cukup potensial dan sederhana dibanding beberapa cara lain yang digunakan untuk meningkatkan kelarutan dan stabilitas suatu bahan. Penggunaan kosolven dapat mempengaruhi polaritas sistem, yang dapat ditunjukkan dengan pengubahan tetapan dielektrikanya. Kosolven seperti etanol, propilen glikol, polietilen glikol dan glikofural telah rutin digunakan sebagai zat untuk meningkatkan kelarutan obat dalam larutan pembawa berair. Pada beberapa kasus, penggunaan kosolven yang tepat dapat meningkatkan kelarutan obat hingga beberapa kali lipat, namun bisa juga peningkatan kelarutannya sangat kecil, bahkan dalam beberapa kasus penggunaan kosolven dapat menurunkan kelarutan solut dalam larutan berair. Efek peningkatan kelarutan terutama disebabkan oleh polaritas obat terhadap solven (air) dan kosolven. Pemilihan sistem kosolven yang tepat dapat menjamin kelarutan semua komponen dalam formulasi dan meminimalkan resiko pengendapan karena pendinginan atau pengenceran oleh cairan darah. Akibatnya, hal ini akan mengurangi iritasi jaringan pada tempat administrasi obat.3. Penambahan SurfaktanSurfaktan atau zat aktif permukaan adalah molekul yang struktur kimianya terdiri dari dua bagian dan mempunyai perbedaan afinitas terhadap berbagai pelarut yaitu bagian hidrofobik dan hidrofilik. Bagian hidrofobik terdiri dari rantai panjang hidrokarbon terhalogenasi atau teroksigenasi, bagian ini mempunyai afinitas terhadap minyak atau pelarut non polar, sedangkan bagian hidrofilik dapat berupa ion, gugus polar, atau gugus-gugus yang larut dalam air. Oleh karena itu surfaktan seringkali disebut ampifil karena mempunyai afinitas tertentu baik terhadap pelarut polar maupun non polar. Surfaktan secara dominan terhadap hidrofilik, hidrofobik atau berada di antara minyak air. Ampifilik merupakan sifat dari surfaktan yang menyebabkan zat terabsorpsi pada antarmuka, apakah cair/gas, atau cair/cair. Agar surfaktan terpusat pada antarmuka, harus diimbangi dengan jumlah gugus-gugus yang larut air dan minyak. Bila molekul terlalu hidrofilik atau hidrofobik maka tidak akan memberikan efek pada antarmuka. Adsorpsi molekul surfaktan di permukaan cairan akan menurunkan tegangan permukaan dan adsorpsi di antara cairan akan menurunkan tegangan antarmuka (Martin et.al, 1990).

b. Permeabilitas Dalam ilmu biofarmasetika, permeabilitas membahas tentang kemampuan suatu zat obat yang telah terlarut melewati suatu membran. Permeabilitas merupakan rasio laju pengangkutan obat dalam kompartemen penerima (dm/dt) dengan produk dari daerah membran (A) dan ruang konsentrasi obat apical (C) (Wagh and Jatin, 2010). Permeabilitas melewati membran biologis merupakan kunci utama absorbsi dan distribusi suatu obat, permeabilitas yang jelek dapat menyebabkan absorbsi yang rendah pada mukosa GIT atau distribusi yang rendah pada seluruh tubuh.

c. Sistem Klasifikasi Biofarmasetik (BCS)BCS merupakan suatu metode untuk mengklasifikasikan obat berdasarkan kelarutan air dan permeabilitas usus. Kelas-kelas BCS Kelas I: permeabilitas tinggi, kelarutan tinggi Kelas II: permeabilitas tinggi, kelarutan rendah Kelas III: permeabilitas rendah, kelarutan tinggi Kelas IV: permeablitas rendah, kelarutan rendahDalam hal BE, diasumsikan bahwa permeabilitas membran yang tinggi, kelarutan obat yang tinggi akan mempercepat disolusi suatu produk obat disebut bioekuivalen dan bahwa, kecuali perubahan utama dibuat untuk perumusan, data disolusi dapat digunakan sebagai pengganti data farmakokinetik untuk menunjukkan BE dari dua produk obat. Sistem Klasifikasi Biofarmasetika memungkinkan perusahaan mengurangi biaya pengujian ke beberapa produk obat oral tanpa mengorbankan keselamatan masyarakat (Chavda, 2010).Metode yang secara rutin digunakan untuk penentuan permeabilitas adalah sebagai berikut:a. Metode farmakokinetik dengan subyek manusia dan BA absolut atau metode permeabilitas ususb. Metode in vivo atau perfusi usus in situ dengan hewan uji yang sesuaic. Metode permeabilitas in vitro dengan menggunakan jaringan ususd.Sel epitel monolayer yang sesuai, misalnya sel Caco-2 atau sel TC-7 (Chavda, 2010).

II. STUDI KASUSa. Jurnal 1SOLUBILITY AND DISSOLUTION ENHANCEMENT OF GLIPIZIDE USING CYCLODEXTRIN INCLUSION COMPLEXHanwate R M *1, Dehghan M H G2, Saifee M 2, Kondapure A A11. Department of Pharmaceutics, Dr.Vedprakash Patil College of Pharmacy, Gevrai Tanda, PaithanRoad, Aurangabad, Maharashtra, India.2. Department of Pharmaceutics, Y.B.Chavan College of Pharmacy, Dr. Rafiq Zakaria campus,Aurangabad, Maharashtra, India.

ABSTRAKGlipizid merupakan obat golongan sulphonylurea generasi kedua yang berfungsi untuk menurunkan level glukosa darah pada manusia dan sering kali diresepkan dalam pengobatan diabetes non insulin dependent. Secara praktis glipizid tidak larut dalam air. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan solubilitas dan kecepatan disolusi dari glipizid dengan cyclodextrin complexation. Kompleks padat dari glipizid dan B Cyclodextrin di buat dengan menggunakan metode proporsi molar berbeda dari B cyclodextrin. Efek dari B cyclodextrin terhadap solubilitas dan kecepatan disolusi dari glipizid dapat diketahui dengan mengevaluasi kompleks inklusinya. Spektrofotometri IR, DSC dan studi disolusi in vitro digunakan untuk mengkarakteristik dari kompleks inklusi yang terbentuk. Kompleks yang digunakan dalam penelitian ini ditemukan memiliki kecepatan disolusi yang lebih tinggi dibandingkan dengan obat standarnya. Dalam penelitian ini terlihat bahwa kecepatan disolusi meningkat seiring dengan peningkatan jumlah dari B cyclodextrin. Pendahuluan Sifat solubilitas dari suatu obat merupakan salah satu kunci yang menentukan bioavailalbilitas oral dari obat tersebut. Dalam beberapa tahun terakhir jumlah dari obat yang mempunyai solubilitas yang rendah meningkat secara signifikan. Formulasi dari obat yang mempunyai solubilitas yang rendah untuk sediaan oral merupakan tantangan bagi peneliti formulasi obat. Obat-obatan yang sukar larut memberikan masalah bagi ketersediaan hayati hingga kecepatan disolusi obat tersebut. Berbagai variasi tekhnik telah dipergunakan untuk meningkatkan solubilitas dan kecepatan disolusi dari obat-obatan yang sukar larut. Diantara variasi teknik tersebut, dispersi padat dan kompleksasi dengan menggunakan cyclodextrin adalah yang paling sering digunakan. Kompleksasi dengan cyclodextrin menggunakan langkah-langkah pembuatan yang sederhana, efektif dalam biaya dan kelayakan industri.Cyclodextrin merupakan cyclic (-1-4) terkait oligosakarida dari D glucopyranose mengandung rongga pusat yang cenderung hydrophobic dan permukaan luar yang bersifat hydrophylic. Selama dua dekade terakhir cyclodextrin dan derivatnya telah menarik minat farmasis karena potensialnya untuk membentuk kompleks dengan molekul obat yang bervariasi. Gilpizid merupakan golongan sulfonil urea generasi kedua yang dapat menurunkan tingkat glukosa darah pada manusia dengan menstimulasi pengeluaran insulin pada pankreas dan biasa diresepkan pada penyakit diabetes melitus non dependend insulin. Gilpizid merupakan agen hypoglikemik oral yang 100 kali lebih poten dibandingkan tolbutamid, dimana digunakan untuk mengobati diabetes melitus tipe 2. Sesuai dengan British Pharmacopeia, glipizid praktis tidak larut dalam air (termasuk obat dengan BCS tingkat 2). Bentuk sediaan glipizid menunjukan solubilitas dan kecepatan disolusi yang rendah sehingga merupakan langkah yang menentukan absorbsinya pada saluran pencernaan\Material dan Metode1. BahanGlipizide merupakan sampel yang diperoleh dari pemberian USV ltd. Mumbai. cyclodextrin dibeli dari Merck India Ltd , Mumbai. Semua bahan kimia yang digunakan adalah grade reagen analitik. Selama penelitian berlangsung menggunakan air suling yang masih segar.2. Pembuatan Campuran FisikPhysical Mixture (PM) dari Glipizide dengan cyclodextrin dalam 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5 perbandingan molar diolah dengan cara mencampur bobot obat yang kuantitatif dan pembawa di dalam mortar kaca dan lumpung alu selama 5 menit dan disimpan dalam desikator selama 24 jam.3. Pembuatan cyclodextrin KompleksPencampuran dari Glipizide dan cyclodextrin dalam perbandingan berat molar dengan air dan peremasan yang dilakukan selama 30 menit dalam mortar kaca. Pasta Kering yang terbentuk dikeringkan dalam vaccum selama 24 jam. Serbuk kering diayak dengan ayakan no. 100 dan disimpan di dalam desikator sampai evaluasi lebih lanjut. Formulasi diberi nama B1, B2, B3, B4, dan B5.4. Determinasi Kandungan Obat Persen kandungan obat pada tiap dispersi padat, ditentukan dengan menggunakan serbuk yang setara dengan 50 mg Glipizide dan dilarutkan dalam jumlah minimal methanol dan dibuat hingga volume 100ml menggunakan fosfat buffer pH 7,4. Kemudian larutan disaring dengan menggunakan UV double beam spectrophotometer pada 276 nm. Disiapkan dalam tiga kali replikasi dan dilaporkan hasil rata-rata.5. Studi DisolusiStudi Disolusi diuji sesuai dengan metode Higuchi dan Cannors. Kelarutan asli Glipizide dan dispersi padatnya ditentukan dengan menggunakan air suling dan phosphate buffer pH 7.4. Glipizide dan disperse padatnya setara dengan 10 mg dari obat yang diambil dan 10 ml dari masing-masing medium yang ditambahkan dalam stopper volumetric flask dan dikocok selama 25 jam pada RT di magnetic stirrer. Semua sampel harus terlindung dari cahaya dibungkus dengan aluminium foil. Setelah 24 jam sampel disaring dengan menggunakan Whatman filter paper no. 42 dan diencerkan dengan alikuot yang sesuai dan diuji menggunakan Spectroscopically pada 276 nm. Masing-masing kelarutan di replikasi sebanyak 3 kali dan dihitung nilai rata-ratanya.6. Studi Disolusi Invitro Studi Disolusi dilakukan dengan menggunakan USP rotating basket (apparatus-I) (Electrolab) selama 2 jam dengan kecepatan pengadukan 100 rpm. Fosfat buffer pH 7,4 dan air suling digunakan sebagai medium (900 ml) dan tetap dipertahankan pada suhu 37 =/-50C. Sampel setara dengan 5 mg Glipizide yang diisikan ke dalam kapsul bercangkang keras yang digunakan untuk studi disolusi. Sampel dikumpulkan pada interval waktu yang regular dan diuji dengan dissolution spectroscopically pada 276 nm. Masing-masing disolusi diulang 3 kali dan dihitung nilai rata-rata.7. Studi FTIRSpektrum FTIR dari obat, siklodekstrin dan komplek inklusi dalam perbedaan ratio yang direkam dengan FTIR Spectrophotometer. (Jasco V-6001). Sampel disiapkan dengan menggunakan potassium bromide dan dilakukan pembacaan absorbansi pada 4000-400/cm.8. Perbedaan Pembacaan KalorimetriPola DSC dari Glipizide, siklodekstrin, campuran fisik dan kompleks inklusi siklodekstrin (1;5) tercatat menggunakan Shimadzu D 60 thermal analyzer (Japan). Sampel ditutup menggunakan panci aluminium, tutupnya dapat menembus dan termogram DSC dicatat pada kecepatan panas 200C/min dari 60 ke 2400C menggunakan nitrogen atmosfer.

Hasil dan Pembahasan1. Kandungan ObatKandungan Glipizide tiap sampel diuji dengan menggunakan spektroskopi UV. Hasil pengujian berkisar antara 97-99% dari nilai teoritis.

2. Studi KelarutanProfil kelarutan Glipizide dengan -siklodekstrin dapat dilihat pada tabel. Kelarutan Glipizide dalam air dan buffer fosfat, tanpa -siklodekstrin sebesar 0,0365 mg/mL. Kelarutan Glipizide meningkat sebagai fungsi linear dari konsentrasi bahan pembawa. Semua kompleks inklusi menunjukkan peningkatan kelarutan tetapi lebih tinggi dalam kompleks -siklodekstrin dengan rasio 1:5.

3. Studi DisolusiStudi disolusi in vitro dilakukan untuk obat murni dan semua formulasi dalam air suling dan buffer fosfat pH 7,4. Profil laju pelepasan diplot sebagai persentase terlarut dari Glipizide dari dispersi padat dan Glipizide murni berbanding dengan waktu. Gambar 1 menunjukkan profil kelarutan Glipizide - siklodekstrin dengan rasio bahan pembawa yang berbeda. Pada obat murni sebesar 34,35% obat yang terlarut selama 2 jam dalam buffer fosfat pH 7,4 sedangkan pada kompleks inklusi (rasio 1:5) sebanyak 96,98% obat yang terlarut selama 2 jam. Pembuatan kompleks inklusi yang dibuat dengan metode kneading pada rasio 1:1 memiliki peningkatan disousi yang sedikit dibanding dengan pencampuran fisik dan obat murni, tetapi pada rasio 1:4 dan 1:5 laju disolusi meningat secara drastis. Dari data disolusi dapat disimpulkan bahwa laju disolusi meningkat dengan metode kneading. Hal ini dikarenakan sifat hidrofilik yang lebih tinggi dan mampu membasahi -siklodekstrin. Disolusi obat meningkat dengan peningkatan rasio bahan pembawa pada formulasi.

4. Studi FTIRFTIR dilakukan pada Glipizide, -siklodekstrin dan kompleks inklusi - siklodekstrin dengan bahan pembawa. Dispersi padat IR (Gambar 2) menunjukkan semua puncak utama absorpsi IR dari Glipizide yaitu 3324 cm-1, 3051 cm-1, 1648 cm-1, 1396 cm-11. Kompleks inklusi obat dan semua bahan pembawa menunjukkan bahwa semua puncak obat dan bahan pembawa muncul dalam bentuk bebas. Hal ini menunjukkan bahwa tidak ada interaksi antara Glipizide dan semua bahan pembawa yang digunakan dalam kompleks inklusi.

5. Studi DSCPerilaku termal kompleks Glipizide -siklodekstrin diuji menggunakan DSC untuk memastikan formasi dari kompleks padat. Thermogram DSC dari kompleks Glipizide ditunjukkan pada gambar 3. Thermogram DSC Glipizide terlihat puncak endothermic pada 210,11oC sesuai dengan titik lelehnya. Kurva DSC memperlihatkan bahwa -siklodekstrin dan Glipizide masing-masing puncak endhotermic memiliki suhu onset 116,80C dan 210,11C. Puncak titik leleh ini menunjukkan sifat kristal dari kedua komponen. Thermogram dari pencampuran fisik dan kompleks inklusi berbeda dari obat murni, yang memberikan bukti nyata adanya pembentukkan kompleks.

KesimpulanKompleks inklusi dari Glipizide -siklodekstrin yang dibuat dengan metode kneading memperlihatkan laju disolusi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pencampuran fisik dan obat murni. Metode analisi dari spektrum IR menunjukkan tidak adanya degradasi dari obat. Studi kelarutan dan disolusi menunjukkan adanya kemungkinan peningkatan kelarutan dan disolusi dari Glipizide melalui pembentukkan kompleks inklusi dengan penambahan -siklodekstrin. Peningkatan maksimum laju disolusi ditemukan pada kompleks Glipizide - siklodekstrin dengan rasio molar 1:5. Sehingga pembentukkan kompleks - siklodekstrin menggunakan metode kneading menunjukkan laju disolusi yang lebih cepat dibandingkan dengan obat biasa.

b. Jurnal 2Optimizing Solubility and Permeability of a Biopharmaceutics Classication System (BCS) Class 4 Antibiotic Drug Using Lipophilic Fragments Disturbing the Crystal LatticeUlrikaTehler, JonasH.Fagerberg, RichardSvensson, MatsLarhed, PerArtursson, and ChristelA.S.Bergstrom

ABSTRAKEsterifikasi digunakan untuk meningkatkan kelarutan dan permeabilitas ciprofloxacin, termasuk dalam sistem klasifikasi biofarmasetik (BCS) kelas 4 (kelarutan yang rendah/permeabilitas rendah) dengan fase padat yang terbatas pada kelarutan.Fleksibilitas molekul ditingkatkan dengan mengganggu kristal lattice, menurunkan titik leleh, sehingga dapat meningkatkan kelarutan, sedangkan lipofilik ditingkatkan untuk meningkatkan permeabilitas usus.Perubahan struktur tersebut mengakibatkan analog BCS kelas 1 (kelarutan tinggi/permeabilitas tinggi) yang ditekankan kimia medisinal sederhana dapat meningkatkan kelarutan dan permeabilitas. Pendahuluan Kelarutan air yang rendah merupakan masalah utama yang harus diatasi pada penemuan baru yang 40-70% dari keseluruhan, diperkirakan mempunyai kelarutan yang rendah untuk mencapai absorbsi yang maksimal dari GIT. Pada studi ini diselidiki hubungan molekul yang penting dengan kelarutan yang rendah dan diidentifikasi perbedaan struktural antara senyawa yang kelarutan rendah karena kristal lattice yang kuat dengan senyawa yang mempunyai hidrasi rendah dalam lingkungan air. Molekul fase padat terbatas pada kelarutannya yang lebih kecil, keras, dan datar. Struktur tersebut menyebabkan molekul menjadi padat dalam kristal dan ikatan intermolekul yang kuat melalui interaksi van der walls, ikatan , dan ikatan hidrogen. Secara tipikal mereka mempunyai lipofilik yang tinggi, bentuk kecil, dan molekul yang keras dengan kapasitas ikatan hidrogen kuat dengan Kristal lattice. Penggunaan sistem molekular pada kelarutan yang rendah menginformasikan bahwa kimia medisinal dapat meningkatkan kelarutan air.Kelarutan dengan permeabilitas adalah bentuk dasar dari BCS, BCS terdiri dari 4 kelas berdasarkan tinggi/rendahnya permeabilitas dan kelarutan, pada BCS kelas 1 menunjukkan permeabilitas dak kelarutan yang tinggi sehingga absorbsi sempurna setelah administrasi oral. Sebaliknya, pada kelas 4 mempunyai kelarutan dan permeabilitas yang rendah.TujuanTujuan dari studi ini adalah untuk menyelidiki apakah kimia medisinal menggunakan esterifikasi dapat digunakan untuk meningkatkan kelarutan dan permeabilitas secara bersamaan pada ciprofloxacin, yaitu sebuah model yang mencerminkan obat BCS kelas 4 dengan fase padat yang terbatas pada kelarutan.HipotesisKelarutan dan permeabilitas pada komponen ini dapat meningkat karena esterifikasi yang menghasilkan turunan dengan kekuatan kristal lattice yang lebih rendah dan meningkatkan lipofilik dan struktur tersebut memungkinkan posisi derivate ester pada BCS kelas 1.Experimental sectionSintesis Derivatif Semua reaksi diaduk pada suhu kamar dan dipantau oleh TLC jika tidak dinyatakan lain. Senyawa antara di sintesis dan di analisis lebih detil agar dapat melihat Informasi pendukung. Kemurnian ditentukan dengan analisis RPHPLC - MS dan analisis unsur. Sistem HPLC (Gilson) terhubung ke Finnigan Aqa quadrupole spektrofotometer. Kolom Onyxmonolithic C18 (50 mm x 4,6 mm) dan gradien CH3CN/H2O (0,05 % HCOOH) dengan laju alir yang digunakan 4 mL / menit, dan pendeteksian dengan menggunakan sinar UV (DAD , 214 dan 254 nm) dan MS (ESI). Analisis unsur dilakukan di Mikrokemi AB, Uppsala, Swedia. Semua produk yang > 95 % murni sesuai dengan LC MS dan analisis unsur. Microscopy (Nikon Eclipse TS100 , 40 perbesaran) digunakan untuk memeriksa secara visual ukuran partikel yang diperoleh material. DSC (DSC6200 , Seiko , Jepang) menggunakan 0,5-1,0 mg setiap derivatif untuk menentukan suhu leleh (Tm) dan menganalisis kemungkinan terjadinya bahan polimorf atau sisa pelarut organik. Setiap sampel ditimbang di aluminium pan dan ditutup sebelum dipanaskan sampai 50 C di atas suhu leleh yang diharapkan yaitu pada tingkat 10C/menit ketika sedang dibersihkan dengan nitrogen cair. Semua percobaan dilakukan rangkap tiga. Pengukuran kelarutan Kelarutan jelas diukur di PhB7.4 , PhB6.5 , dan FaSSIF menggunakan metode labu kocok kecil yang telah dijelaskan sebelumnya. PhB dibuat menurut USP 25. PhB6.5 dan FaSSIF disiapkan sesuai dengan protokol yang dikembangkan oleh Galia dan co - workers. Senyawa ditimbang ke dalam botol ( n = 3 ) dengan 500 L dari media kelarutan kemudian kocok ( 37 C ,300 rpm ) , dan setelah 4 jam ( dipilih untuk mencerminkan waktu yang diberikan untukpembubaran dalam usus kecil in vivo ) suspensi disentrifugasi sebanyak dua kali pada 10 000g selama 10 menit untuk memisahkan bahan padat yang masih terlarut . Supernatan ditentukan untuk konsentrasi dengan analisis LC-MS/MS . Derivatif stabil selama 4 jam dalam semua pelarut. Standard error rasio kelarutan (SESR) dihitung dari :

di mana SR adalah rasio antara nilai rata-rata kelarutan derivatif ( SA ) dengan rata-rata kelarutan ciprofloxcacin ( SB ) . SA dan SB adalah kesalahan standar untuk kelarutan nilai rata-rata, masing-masing. Do dihitung dari :

dimana M0 adalah dosis , V0 adalah volume ( 250 mL ) , dan CS yang diukur . dosis oral maksimum yang diberikan( menurut Swedia Dokter Desk Reference ) adalah 2,3 mmol ,yang digunakan untuk BCS .Sel kultur dan MetabolismeSel Caco - 2 (Tissue AmerikaCollection, Rockville, MD) sebelumnya sel dipertahankan dalam suasana udara 90 % dan 10 % CO2. Untuk penelitian lanjutan, lapisan tunggal terbentuk dari 3,3 105 sel unggulan yang menggunakan sisipan saringan polycarbonate (12 mm diameter , ukuran pori 0,4 um ; Costar). eksperimen lanjutan dilakukan pada gradien pH 6.5/7.4 pada apical ke arah basolateral pada suhu 37 C dan dimulai oleh penerapan larutan obat (10 M) ke sisi donor . Filter sisipan diaduk pada 500 rpm di chamber penerima sampel terus menerus selama 60 menit (n=3) . Percobaan lanjutan diulang dengan 1 M GF120918 , untuk secara khusus menghambat P - gp. Semua Sampel dianalisis dengan LC-MS/MS langsung setelah percobaan selesai. Derivatif yang stabil dalam uji transportasi (tidak deteksi ciprofloxacin) dan digunakan pada konsentrasi beracun .Permeabilitas nyata (Papp) dihitung dari : dimana Q / At adalah fluks steady-state (mol / s) , C0 adalah awal konsentrasi di dalam ruang donor pada setiap interval waktu (mol /mL), dan A adalah luas permukaan filter (cm2).Metabolisme dari derivatif diteliti dengan menginkubasi turunannya ( 1 M) selama 60 menit dalam 0,5 mg / mL mikrosom hati manusia( Invitrogen ) dan 0,5 106 sel / mL dan disiapkan hepatosit segar dari manusia pada 37 C mengikuti aturan sebelumnya . Setelah terminasi dari eksperiment dengan MeCN ( 50 % v / v ) sampel dianalisis untuk konsentrasi ciprofloxacin dan turunan induk derivatif dengan LC-MS/MS . positif kontrol untuk esterase , CYP450 , dan aktivitas UGT adalah p - nitrofenolasetat , dekstrometorfan , midazolam , diklofenak , dan 7OH - coumarin.BCSJika dosis oral maksimum ( 2,3 mmol , sesuai dengan 750mg ciprofloxacin ) larut dalam 250 mL PhB6.5 dan PhB7.4 , derivatif dapat diartikan sangat larut . Nilai permeabilitas yang dikoreksi untuk gradien pH dan kemudian dilapiskan ke dalam korelasi media Papp dan fraksi diserap untuk menentukan tinggi atau rendahnya permeabilitas. Metode analitis A ThermoFinnigan TSQ Quantum Penemuantriple- quadrupole (ionisasi elektrospray) digabungkan ke instrumen Waters acquity UPLC yang digunakan untuk penentuan konsentrasi .Gradien A digunakan (fase gerak B 1% sampai 90 % lebih dari 2 menit dari total) pada Waters HSS T3 1,8 pM kolom, 2 mm 50 mm dengan Sebuah fase gerak A yang terdiri dari 5 % MeCN dalam air (0,1 % asam format) dan fase gerak B 100 % MeCN dengan 0,1 % asam format . Laju aliran adalah 0,5 mL/menit. Sejumlah 5 uL sampel disuntikkan dan terdeteksi dalam mode MRM. Batas kuantifikasi (LoQ) diperkirakan berdasarkan pada konsentrasi yang menghasilkan rasio signal bising lebih dari >10 untuk senyawa dengan sensitivitas terendah (ciprofloxacin) yang LoQ adalah 2nM.Hasil SenyawaTujuh senyawa ciprofloxacin disintesis oleh ciprofloxacin esterifikasi. oleh pemanjangan rantai alkil secara bertahap (Me, Et, IPR, Pr, Bu, Hex, dan Bn, lihat Gambar 1).

Modifikasi struktural ciprofloxacin ini dilakukan dengan peningkatan fleksibilitas dan rentang lipophilicity hampir 100.000 kali lipat (Tabel S1). Selanjutnya, esterifikasi dieliminasi sifat zwiterionik dari ciprofloxacin, sehingga mengurangi kapasitas ikatan hidrogen. Karakterisasi Fase PadatPemindaian diferensial kalorimetri (DSC) thermograms menunjukkan bahwa hanya satu polimorf yang diperoleh dari masing-masing turunan sintesis. Tidak ada indikasi yang diperoleh dari formasi garam atau residu pelarut, dan produk akhir yang diperoleh adalah basa bebas. Titik leleh turunan berkisar dari 255C (5a, Me ester) menjadi 186C (5f, Hex ester) dibandingkan dengan titik leleh 266 C untuk ciprofloxacin. Suhu titik leleh dari ester alkil yang tidak bercabang, misalnya, semua turunan kecuali IPR dan ester Bn, menurun dengan meningkatnya panjang rantai (Gambar 2)

Kelarutan yang signifikanModifikasi kimia menyebabkan kelarutan yang lebih tinggi untuk tiga turunan dari ciprofloxacin (Gambar 3). 5a Derivatif menunjukkan 48 -, 66 -, dan 111- kelarutannya lebih tinggi pada pH 7,4 (PhB7.4),dan pada pH 6,5 (PhB6.5), dan pada fase simulasi pencernaan yang kosong (FaSSIF, pH 6,5). 5b menunjukkan 2 - kelarutannya 3 kali lipat lebih tinggi di tiga media, sedangkan 5e menunjukkan 4 -, 27 -, dan 10- kelarutannya lebih tinggi dibandingkan dengan kelarutan ciprofloxacin di PhB7.4, PhB6.5, dan FaSSIF. Senyawa 5c dan 5d yang ditampilkan memiliki kelarutan 0,5-1 adalah siprofloksasin. Untuk turunan yang lebih lipofilik (5f dan 5g) kelarutannya berkurang secara signifikan dibandingkan dengan ciprofloxacin, dengan senyawa yang memiliki 10 - kelarutannya 30 kali lipat lebih rendah di semua media (Gambar 3).

Kelarutan yang signifikan dalam lipid tersedia secara alami dalam usus, seperti yang disimulasikan dengan FaSSIF, hanya terlihat untuk senyawa yang paling lipofilik (5f), yaitu turunan heksil dengan P log dari 3,3 (log DpH6.5 1,1; lihat Gambar 2). Hal ini sesuai dengan temuan kami sebelumnya bahwa untuk senyawa dengan lo P dari 3 atau lebih, kelarutannya meningkat secara signifikan dalam cairan usus dibandingkan dengan air murni atau buffer.Kelarutan yang jelas digunakan untuk menghitung dosis nomor (Do). Senyawa yang kelarutannya jelas memiliki Do < 1. Senyawa 5a menunjukkan kelarutan dari dosis maksimum di semua media, dan begitu pula 5e ketika diukur dalam PhB6.5. Sebagai perbandingan, ciprofloxacin diperoleh Do > 7 di ketiga media. Oleh karena itu, esterifikasi menggunakan metil dan butil rantai alkil mengubah ciprofloxacin untuk terlarut di bawah kondisi fisiologis yang relevan. Hasil pengukuran kelarutan yang nyata tidak dianggap sebagai hasil dari ukuran partikel yang berbeda, karena distribusi ukuran partikel mirip dengan ciprofloxacin. PermeabilitasSemua turunannya menunjukkan permeabilitas yang lebih tinggi daripada ciprofloxacin dan diperkirakan akan > 90% diserap (absorpsi tidak memberikan kelarutan terbatas) berdasarkan korelasi dalam media antara Caco-2 permeabilitas dan fraksi diserap. Beberapa senyawa menunjukkan permeabilitas secara signifikan lebih tinggi di basolateral ke apikal (b-a) daripada di apikal ke basolateral (a-b), misalnya, turunan 5d menunjukkan permeabilitas 146 kali lipat lebih tinggi di b-a. Rasio besar ini tidak bisa semata-mata dijelaskan dengan efek perangkap ion yang disebabkan oleh gradien pH yang digunakan dalam percobaan 6 dan hal ini menunjukkan bahwa transporter penghabisan aktif terlibat dalam permeasi seluler. Rasio ini secara signifikan berkurang ketika turunan yang dipakai bersamaan dengan P-gp inhibitor GF120918. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa P-gp kontribusi terhadap rasio b-a/a-b besar yang diamati.

BCSBCS dari derivatif ditunjukkan pada Gambar 4. Pada pH dari cairan usus (pH 6,5) ester 5a dan 5e mengubah ciprofloxacin dari BCS kelas 4 sampai BCS kelas 1. Semua turunan lainnya adalah BCS kelas 2, dengan formulasi yang tepat akan mungkin menghasilkan BCS kelas 1 dengan kinerja in vivo.

Pembahasan Ciprofloxacin adalah senyawa padat dengan kemampuan melarut yang rendah, oleh karena itu, kami memutuskan untuk meningkatkan kelarutan dengan memperbesar ukuran, fleksibilitas rantai samping dan mengurangi kapasitas ikatan hidrogen untuk mengganggu kristal lattice. Interaksi antar molekul dapat diturunkan dengan pendekataan ini. Fleksibilitas rantai alkil akan mengganggu kristal lattice dan kapasitas ikatan hidrogen akan berkurang sebagai akibat esterifikasi fungsi asam karboksilat akan menghasilkan lebih sedikit permintaan pola ikatan antar molekul. Sebuah pendekatan yang serupa pada struktur molekul planar dari inhibitor fosfodiesterase-4 terganggu dengan sejumlah subtituen sikloheksil yang baru saja dikeluarkan. Para penulis berpendapat bahwa kelarutan yang lebih tinggi dari turunannya adalah sebuah efek dari kurangnya pembentukan kisi kristal. Namun, fase padat tidak dikarakterisasi untuk membuktikan ini. Untuk turunan ciprofloxacin titik lelehnya digunakan untuk pencarian bagaimana kisi kristal dipengaruhi oleh rantai alkil. Penurunan titik leleh ditunjukan dengan peningkatan panjangnya rantai dan pengurangan suhu 80o C untuk turunan dengan subtituen paling fleksibel (5f) dibandingkan dengan senyawa induk. (5a) diturukan titik leleh dengan suhu 11o C, meskipun subtituen tidak mengalami peningkatan secara signifikan jumlah konformasi yang terbentuk. Namun metil ester dari blok ikatan hidrogen antar molekul yang terbentuk antara fungsi hidroksil pada asam karboksilat dan karbonil pada kuinolon yang kemungkinan akan mempengaruhi kemasan molekul dan struktur ikatan hidrogen dalam kristal lattice. Kurangnya pembentukan dari kristal lattice menghasilkan kelarutan yang sama atau lebih meningkat untuk 5a-e sedangkan 5f dan 5g sebagai konsekuensi dari peningkatan lifofilisitis menunjukan 10-30 kalilipatkelarutan air yang lebih rendah dibandingkan dengan ciprofloxacin. Hasil dari studi kelarutan dan permeabilitas digabungkan untuk mengurutkan senyawa BCS. Semua analog yang permeabilitasnya tinggi, akan mendorong senyawa BCS 4 kedalam kelas 1 atau 2. 5a menunjukan kelarutan yang tinggi disemua media studi dan oleh karena itu diurutkan sebagai BCS 1. 5e diurutkan sebagai BCS 2 pada pH 7,4 dan sebagai BCS 1 pada pH 6,5. Namun, semua turunan dari analog BCS kelas 2 dan akan memungkinkan bertansformasi menjadi senyawa BCS kelas 1 melalui formulasi. Dari turunan BCS 2 yang dihasilkan, 5b yang paling menarik untuk diambil karena Do nya rendah (3 dan 5 pada pH 7,4 dan 6,5) dan perbandingan refluks rasionya. Penelitian ini dilakukan untuk membuktikan dampak kecil perubahan melokul pada kristal lattice dan kelarutan air dan untuk desain secara terus menerus molekul fragmen sehingga meningkatkan permeabilitas yang diperoleh. Oleh karena itu, sedikit pertimbangan diberikan kepada efek biologis dan atau toksisitas dari modifikasi struktur dan turunan yang tidak diuji toksisitas, potensi, distribusi jaringan, atau eleminasi. Pengujian metabolisme in vitro yang dilakukan menunjukan bahwa turunannya relatif stabil dengan 0,5% (5a) menjadi (5f) ciprofloxacin terbentuk setelah 1 jam inkubasi dalam hepatosit. Senyawa-senyawa yang juga stabil selama transportasi dan studi kelarutan.KesimpulanKimia medisinal klasik meningkatkan fleksibilitas molekul dan lipofilisitas, sehingga meningkatkan kelarutan dan permeabilitas dari model senyawa yang absorbsinya buruk. Penemuan ini dapat membimbing optimalisasi kimia medisinal pada senyawa yang sukar larut, struktur terbatas fase padat dengan penyerapan melalui sintesis senyawa dengan kurangnya pembentukan kristal lattice menggunakan fleksibilitas, rantai samping lipofilik.

Daftar PustakaChavda, HV. 2010. Biopharmacetics Classification System. Gujarat: Department of Pharmaceutics and Pharmaceutical Technology. Available at: www.article.asp.htm [diakses 24 februari 2014]Martin, A., James S., Arthur C. 1990. Farmasi Fisika. Jakarta: Universitas Indonesia Press.RM, Hanwate et al., 2011., Solubility and Disolution Enhancement of Glipizide Using -siklodextrin inclusion complex.,Internasional Journal of Intstitutional Pharmacy and Life Science 1(3).Shargel, L. 2004. Applied Biopharmaceutic and Pharmacokinetics. Fifth Edition. Maryland: McGraw-Hills Access Pharmacy.

Tehler, ulika et al., 2013. Optimizing Solubility and Permeability of a Biopharmaceutics Classication System (BCS) Class 4 Antibiotic Drug Using Lipophilic Fragments Disturbing the Crystal Lattice. Journal of medicinal chemistry. Hudayana,Y. 2010. Faktor yang mempengaruhi kelarutan. http://akmsmkn1pas.blogspot.com/2010/05/faktor-faktor-yang-mempengaruhi. html [Diakses 24 Februari 2014].

Wagh, Milind P dan Jatin S. Patel. 2010. Biopharmaceutical classification system: scientific basis for biowaiver extensions. Internatonal journal of pharmacy and pharmaceutical sciences vol. 2, issue 1.