BAB IITINJAUAN PUSTAKAII.1. Teori Umum1. DefinisiMikroenkapsulasi adalah suatu proses penyalutan tipis suatu bahan inti baik berupa padatan, cairan atau gas dengan suatu polimer sebagai dinding pembentuk mikrokapsul. Mikrokapsul yang terbentuk dapat berupa partikel atau bentuk agregat, dan biasanya memiliki rentang ukuran partikel antara 5 5000 m. Ukuran tersebut bervariasi tergantung metode dan ukuran partikel bahan inti yang digunakan (Ansel, 2009).Mikrokapsul adalah partikel kecil yang mengandung suatu zat aktif atau bahan inti yang dikelilingi suatu pelapis atau sel (Thies, 1996). Mikroenkapsulasi memberikan sarana untuk mengubah komponen dalam bentuk cairan menjadi partikel padat dan melindungi materi dari pengaruh lingkungan. Perlindungan yang diberikan oleh mikroenkapsulasi dapat mencegah degradasi karena radiasi cahaya atau oksigen, dan juga memperlambat terjadinya evaporasi (Risch,1995)Teknologi mikroenkapsulasi telah digunakan pada berbagai bahan aktif termasuk obat-obatan, pestisida, pupuk, insektisida biologis, dan bahan tambahan makanan (Anonymous, 1996). Terdapat beberapa teknik enkapsulasi yang dapat digunakan yaitu pengeringan semprot (spray-drying), pendinginan semprot (spray-chilling), sferonisasi, dan koaservasi (Risch, 1995).Mikroenkapsulasi adalah proses entrapment dari suatu senyawa di dalam senyawa lainnya dalam skala mikro. Senyawa yang dienkapsulasi disebut bahan inti yang berupa zat aktif. Senyawa yang meliputi bahan inti bisa berfungsi sebagai pelapis maupun membran. Produk dari proses mikroenkapsulasi dinamakan mikrokapsul.2. Keuntungan dan Kerugian Mikroenkapsulasi (Lachman, 1986)Keuntungan :1. Dengan adanya lapisan dinding polimer, bahan inti akan terlindung dari pengaruh lingkungan luar.2. Dapat mencegah perubahan warna dan bau serta dapat menjaga stabilitas bahan inti yang dipertahankan dalam jangka waktu yang lama. 3. Dapat dicampur dengan komponen lain yang berinteraksi dengan bahan inti.Kerugian :1. Biasanya penyalutan bahan inti oleh polimer kurang sempurna atau tidak merata sehingga akan mempengaruhi pelepasan bahan inti dari mikrokapsul. 2. Dibutuhkan teknologi mikroenkapsulasi.3. Harus dilakukan pemilihan polimer penyalut dan pelarut yang sesuai dengan bahan inti agar diperoleh hasil mikrokapsul yang baik.

3. Tujuan Mikroenkapsulasi Tujuan umum: 1. Imobilisasi atau entrapment ; untuk membatasi kontak antara senyawa yang dienkapsulasi dengan lingkungan. Contoh; entrapment dari flavor (efek wangi yang muncul dari flavor menjadi lebih lama akibat pelepasan senyawa yang dikontrol oleh porositas membran. 2. Proteksi ; beberapa senyawa aktif mudah terurai bila mengalami kontak lansung dengan lingkungan. Contoh; vitamin dan asam lemak tak jenuh sangat mudah bereaksi dengan oksigen. Beberapa senyawa aktif dalam obat dan probiotik dapat terurai ketika berada dalam lambung. 3. Controlled release ; dalam dunia farmasi, ada beberapa jenis obat yang harus terurai dengan jumlah terkontrol, terutama yang berkaitan dengan enzim dan katalis. Dengan mengatur porositas dari mikrokapsul, difusi dari senyawa aktif yang dienkapsulasi dapat dikontrol.4. Fungsionalisasi ; mikroenkapsulasi dapat digunakan untuk mengembangkan fungsi baru dari mikrokapsul. Contoh; kontrol aktivitas biokatalis melalui pengaturan permeabilitas membrane dengan melalui perubahan pH. Tujuan khusus :1. Mengubah bentuk cairan menjadi padatan2. Melindungi inti dari pengaruh lingkungan3. Memperbaiki aliran serbuk4. Menutupi rasa dan bau yang tidak enak5. Menyatukan zat-zat yang tidak tersatukan secara fisika-kimia6. Menurunkan sifat iritasi bahan inti terhadap saluran cerna7. Mengatur pelepasan bahan inti8. Memperbaiki stabilitas bahan inti.Dalam bidang farmasi mikroenkapsulasi bertujuan untuk mengubah bentuk zat aktif, perlindungan, penutupan rasa dan pelepasan zat aktif secara terkendali.4. Bentuk Morfologi MikrokapsulMorfologi dari mikrokapsul dapat dibagi menjadi 3 tipe : 1. Tipe mononuclear: bahan inti terletak ditengah diselimuti oleh kulit2. Tipe polinuklear; terdapat banyak bahan inti yang diselimuti oleh kulit3. Tipe matrix; bahan inti terdistribusi secara homogen dalam material pembungkusnya

Gambar 1. Bentuk Morfologi Mikrokapsul5. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi MikroenkapsulasiFaktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan proses mikroenkapsulasi ; sifat fisika-kimia bahan inti atau zat aktif, bahan penyalut yang digunakan, tahap proses mikroenkapsulasi (tunggal/bertingkat), sifat dan struktur dinding mikrokapsul, kondisi pembuatan (basah/kering).6. Sifat Zat Aktif Untuk MikrokapsulZat aktif yang dapat dibuat dalam sistem mikrokapsul dapat berupa zat padat, gas, ataupun cair dalam ukuran partikel kecil. Sifat-sifat zat aktif dari mikroenkapsulasi tergantung dari tujuan mikroenkapsulasi tersebut. 7. Komponen Mikrokapsul (Istiyani, 2008)a. Bahan Inti ; merupakan bahan spesifik yang akan disalut, dapat berupa zat padat, cair, ataupun gas. Komposisi bahan inti dapat bervariasi, misalnya pada bahan inti cair dapat terdiri dari bahan terdispersi dan bahan terlarut, sedangkan bahan inti padat dapat berupa zat tunggal atau campuran zat aktif dengan bahan pembawa lain seperti stabilisator, pengencer, pengisi, penghambat atau pemacu pelepasan bahan aktif. Selain itu, bahan inti yang digunakan sebaiknya tidak larut atau tidak bereaksi dengan bahan penyalut yang digunakan. b. Bahan penyalut ; merupakan bahan yang digunakan untuk melapisi inti dengan tujuan tertentu seperti menutupi rasa dan bau yang tidak enak, perlindungan terhadap lingkungan, meningkatkan stabilitas, mencegah penguapan, kesesuaian dengan bahan inti maupun bahan lain yang berhubungan dengan proses penyalutan serta sesuai dengan metode mikroenkapsulasi yang digunakan. Bahan penyalut harus mampu memberikan suatu lapisan tipis yang kohesif dengan bahan inti, dapat bercampur secara kimia, tidak bereaksi dengan inti (bersifat inert), dan mempunyai sifat yang sesuai dengan tujuan penyalutan. Bahan penyalut yang digunakan dapat berupa polimer alam, semisintetik, maupun sintetik. Jumlah penyalut yang digunakan antara 1-70%, dan pada umumnya digunakan 3-30% dengan ketebalan dinding penyalut 0,1-60 mikrometer. c. Pelarut ; bahan yang digunakan untuk melarutkan bahan penyalut dan mendispersikan bahan inti. Pemilihan pelarut berdasarkan sifat kelarutan dari bahan inti atau zat aktif dan bahan penyalut, dimana pelarut yang digunakan tersebut tidak atau hanya sedikit melarutkan bahan inti tetapi dapat melarutkan bahan penyalut. Pelarut polar akan melarutkan senyawa yang bersifat polar, dan pelarut nonpolar akan melarutkan senyawa yang bersifat nonpolar.Untuk melarutkan penyalut juga dapat digunakan pelarut tunggal atau pelarut campuran. Penggunaan pelarut campuran seringkali memberikan kesulitan dalam proses penguapan pelarut, misalnya perbedaan kecepatan penguapan antara dua atau lebih pelarut akan mengakibatkan pemisahan komponen pelarut yang terlalu cepat sehingga penyalut menggumpal. Untuk menghindari hal tersebut biasanya digunakan campuran azeptrop, yaitu campuran pelarut dengan komposisi dan titik didih yang tetap dimana selama proses penguapan komposisi campuran tidak berubah. 8. Teknik/Metode MikroenkapsulasiParameter dalam merancang suatu mikrokapsul yaitu: Sifat fisika dan kimia zat aktif, polimer penyalut, medium mikroenkapsulasi, tahap proses mikroenkapsulasi, dan sifat dinding kapsul.Proses mikroenkapsulasi dapat diklasifikasikan menjadi tiga, yaitu metode fisika kimia, metode kimia, dan metode fisika. Evaluasi Mikrokapsul in vitro yang harus dilakukan meliputi morfologi mikrokapsul, sifat mikromeritik, kandungan mikrokapsul, faktor perolehan kembali, tebal dinding mikrokapsul dan profil disolusi dari mikrokapsul.Tabel 1. Metode Pembuatan Mikrokapsul

Tabel 2. Ukuran Partikel Mikrokapsul yang Dihasilkan dari Proses Mikroenkapsulasi

Co-extrusionProsesMikroenkapsulasiFisika-mekanikaFisika-kimiaKimiawi Co-acervation Emulsi Spray DryingSpinning Disk

Gambar 2. Proses Mikroenkapsulasia. Metode KimiaEmulsifikasi merupakan penerapan energi fisika ke dalam sebuah sistem cairan dimana terdapat sedikitnya dua fase yang immiscible, menyebabkan salah satu terdispersi dalam fase lainnya. Pembentukkan mikrokapsul dapat dilakukan dengan cara ini. Cairan mengandung senyawa aktif yang dienkapsulasi didispersikan ke dalam cairan yang immiscible dengan fase cair awal.b. Metode Fisika-KimiaCo-acervationMerupakan proses pembuatan mikrokapsul yang melibatkan pencampuran 2 fase polimer yang bermuatan didalam pelarut. Proses ini dibagi menjadi 3 tahap utama : (i); preparasi dari fase terdispersi, yaitu bahan inti didispersikan ke dalam larutan polimer yang bersifat kationik. (ii); enkapsulasi dari material inti, yaitu larutan polimer kedua yang bersifat anionik dimasukkan kedalam larutan pertama. (iii); stabilisasi dari partikel yang telah dienkapsulasi, yaitu endapan polimer kedua terbentuk pada bahan inti akibat adanya perbedaan muatan. Mikrokapsul yang terbentuk mengalami stabilisasi dengan perlakuan panas dan membentuk pautan silang (crosslink).

Gambar 3. (a) Bahan inti terdispersi dalam larutan polimer. (b) partikel coating terdispersi dalam larutan. (c) coating dari bahan inti oleh partikel halus. (d) coalescence dari partikel coating membentuk lapisan kulit yang kontinyu disekelliling bahan inti.c. Metode Fisika-Mekanika1) Spray drying merupakan proses mikroenkapsulasi yang murah dan biasa digunakan untuk mengenkapsulasi fragrance atau flavor. Bahan inti yang terdispersi dalam larutan polimer dilewatkan melalui nozzle. Cairan yang keluar dari nozzle membentuk droplet dan mengalami proses soldifikasi akibat udara panas yang dilewatkan.

Gambar 4. Skema Menggambarkan proses mikroenkapsulasi dengan spray-drying.2) Spinning Disk; pada proses ini, suspensi dari bahan inti yang berbentuk padatan dan material sel yang bebentuk cairan dialirkan menuju rotating disk. Akibat pengaruh putaran yang terjadi, bahan inti terlapis oleh material sel. Partikel yang telah dilapis, terlempar dari rotating disk akibat pengaruh gaya sentrifugal. Liquid coating phase

core particles

Gambar 5. Proses Spinning Disk spinning disk3) Co-extrution; pada proses ini, cairan yang akan menjadi bahan inti dan enkapsulan dilewatkan melalui concentric tube. Setelah melewati concentric tube, cairan akan membentuk droplet. Droplet ini akan mengalami proses solidifikasi dengan membentuk ikatan crosslink, pendinginan dan penguapan larutan.Mekanisme pelepasan obat dari mikrokapsul

Gambar 6. Proses Co-extrutionPelepasan obat dari bentuk mikrokapsul dapat melalui berbagai cara yaitu melalui proses difusi melewati lapisan polimer, erosi dari lapisan polimer atau melalui kombinasi melalui erosi dan difusi. Umumnya, obat yang dibuat dengan cara ini lebih banyak dilepaskan melalui difusi membran. Cairan dari saluran pencernaan berdifusi melalui membran ke dalam sel, kemudian obat akan melalui difusi pasif dari larutan konsentrasi tinggi di dalam sel kapsul melalui membran ke tempat berkonsentrasi rendah pada cairan saluran pencernaan. Jadi kecepatan pelepasan obat ditentukan oleh sifat difusi obat pada membran.9. Evaluasi Mikrokapsula. Bentuk dan Morfologi MikrokapsulPengujian morfologi mikrokapsul dilakukan menggunakan mikroskop elektron (Scanning Electron Microscope) (Abdullah, 2009).Scanning electron micrsocopy (SEM)SEM adalah salah satu jenis mikroskop elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menggambar profil permukaan benda. Prinsip kerja SEM adalah menembakkan permukaan benda dengan berkas elektron bernergi tinggi. Permukaan benda yang dikenai berkas akan memantulkan kembali berkas tersebut atau menghasilkan elektron sekunder ke segala arah. Tetapi ada satu arah di mana berkas dipantulkan dengan intensitas tertinggi. Detektor di dalam SEM mendeteksi elektron yang dipantulkan dan menentukan lokasi berkas yang dipantulkan dengan intensitas tertinggi. Arah tersebut memberi informasi profil permukaan benda seperti seberapa landai dan ke mana arah kemiringan.Pada saat dilakukan pengamatan, lokasi permukaan benda yang ditembak dengan berkas elektron di-scan ke seluruh area daerah pengamatan, yang dapat dibatasi dengan melakukan zoom-in atau zoom- out. Berdasarkan arah pantulan berkas pada berbagai titik pengamatan maka profil permukaan benda dapat dibangun menggunakan program pengolahan gambar yang ada dalam komputer.SEM memiliki resolusi yang lebih tinggi daripada mikroskop optik. Hal ini disebabkan oleh panjang gelombang de Broglie yang dimiliki elektron lebih pendek daripada gelombang optik. Makin kecil panjang gelombang yang digunakan maka makin tinggi resolusi mikroskop.Syarat agar SEM dapat menghasilkan gambar yang tajam adalah permukaan benda harus bersifat sebagai pemantul elektron atau dapat melepaskan elektron sekunder ketika ditembak dengan berkas elektron. Material yang memiliki sifat demikian adalah logam. Jika permukaan logam diamati di bawah SEM maka profil permukaan akan tampak dengan jelas.Agar profil permukaan bukan logam dapat diamati jelas dengan SEM maka permukaan material tersebut harus dilapisi dengan logam. Lapisan tipis logam dibuat pada permukaan material tersebut sehingga dapat memantulkan berkas elektron. Metode pelapisan yang umumnya dilakukan adalah evaporasi dan sputtering.Pada metode evaporasi, material yang akan diamati permukaannya ditempatkan dalam satu ruang (chamber) dengan logam pelapis. Ruang tersebut dapat divakumkan dan logam pelapis dapat dipanaskan hingga mendekati titik leleh. Logam pelapis diletakkan di atas filamen pemanas. Mula-mula chamber divakumkan yang dikuti dengan pemanasan logam pelapis. Atom-atom menguap pada permukaan logam. Ketika sampai pada permukaan material yang memiliki suhu lebih rendah, atom-atom logam terkondensasi dan membentuk lapisan film tipis di permukaan material. Ketebalan lapisan dapat dikontrol dengan mengatur lama waktu evaporasi. Agar yang digunakan harus yang memiliki titik lebur rendah. Logam pelapis yang umumnya digunakan adalah emas.Prinsip kerja sputtering mirip dengan evaporasi. Namun sputtering dapat berlangsung pada suhu rendah (suhu kamar). Permukaan logam ditembak dengan ion gas berenergi tinggi sehingga terpental keluar dari permukaan logam dan mengisi ruang di dalam chamber. Ketika mengenai permukaan sampel, atom-atom logam tersebut membentuk fase padat dalam bentuk lapisan tipis. Ketebalan lapisan dikontrol dengan mengatur lama waktu sputtering.Pada saat pengukuran dengan SEM, lokasi di permukaan sampel tidak boleh terlalu lama dikenai berkas. Elektron yang berenergi tinggi pada berkas dapat mencabut atom-atom di permukaan sampel sehingga permukaan tersebut akan rusak dengan cepat. Film tipis di permukaan sampel akan menguap dan kembali menjadi isolator. Akhirnya bayangan yang terekam tiba-tiba menjadi hitam.b. Distribusi Ukuran MikrokapsulBeberapa metode untuk mengetahui ukuran partikel (Lachman, 1986):

1) Mikroskop optikMikroskop biasanya digunakan untuk menentukan ukuran partikel pada range 0,1 m sampai sekitar 500 m. Jumlah partikel yang harus dihitung adalah berkisar 300 sampai 500 partikel.2) Sieving (ayakan)Ayakan umumnya digunakan untuk mengukur partikel yang lebih kasar, dapat digunakan untuk menyaring bahan sehalus 44 m. Berdasarkan metode pada U.S. Pharmacopeia untuk menguji kehalusan serbuk, sejumlah massa tertentu dari sampel ditempatkan di atas ayakan yang sesuai pada pengaduk mekanik. Serbuk akan diaduk selama periode waktu tertentu, dan bahan yang melewati satu ayakan dan tertahan pada ayakan selanjutnya yang lebih halus kemudian dikumpulkan dan ditimbang.3) Sedimentasi (pengendapan)Ukuran partikel dalam suatu range dapat ditentukan dengan gravitas pengendapan sesuai dengan Hukum Stokes.

dimana adalah kecepatan pengendapan, h adalah jarak ketinggian dalam waktu t, dst adalah diameter rata-rata partikel berdasarkan kecepatan sedimentasi, p adalah massa jenis partikel, dan o adalah massa jenis medium pendispersi, g adalah percepatan gravitasi, dan o adalah viskositas medium.c. Efisiensi EnkapsulasiEfisiensi enkapsulasi didefinisikan sebagai rasio perbandingan obat yang terjerap dalam mikrokapsul dengan jumlah total obat dalam suatu sistem secara teori. Efisiensi enkapsulasi dapat dihitung berdasarkan persentase dari konsentrasi zat aktif yang terdeteksi dalam mikrokapsul terhadap konsentrasi dari zat aktif total yang berada dalam formula awal.

DAFTAR PUSTAKA1. Ansel H C. 2009. Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi. Terjemahan dari Introduction to Pharmaceutical Dosage Forms oleh Farida Ibrahim. Jakarta: UI Press.2. Lachman L, Lieberman HA and Kanig JL. 1986. The Theory and Practice of Industrial Pharmacy. Third Edition. Philadelphia. Lea and Febiger.3. Istiyani, Khoirul. 2008. Mikroenkapsulasi Insulin. FMIPA.4. Swarbick J and Boylan JC. 2001. Encyclopedia of Pharmaceutical technology, Vol 20. New York; Marcell Dekker Inc.5. Abdullah, M. dan Khairrurrijal. 2009. Review: Karakterisasi NanomateJurnal Nanosains dan Nanoteknologi Vol. 2 No.1.