COSMETIC STABILITY

Pharm.Dr. Joshita Djajadisastra, MS, PhDDepartemen Farmasi, FMIPA,

Universitas IndonesiaDisampaikan pada Seminar Setengah Hari HIKI

Rabu, 18 Nopember 2004, Hotel Menara Peninsula, Slipi, Jakarta

PENDAHULUAN Stabilitas didefinisikan sebagai kemampuan

suatu produk obat atau kosmetik untuk bertahan dalam batas spesifikasi yang ditetapkan sepanjang periode penyimpanan dan penggunaan untuk menjamin identitas, kekuatan, kualitas dan kemurnian produk tersebut

Sediaan kosmetika yang stabil adalah suatu sediaan yang masih berada dalam batas yang dapat diterima selama periode waktu penyimpanan dan penggunaan, dimana sifat dan karakteristiknya sama dengan yang dimilikinya pada saat dibuat.

Sediaan kosmetika tidak dapat diterima lagi karena

Perubahan fisika, Perubahan kimia dan Perubahan kandungan mikroorganisme

Shelf-Life

Periode waktu penyimpanan dan penggunaan itu disebut shelf life atau waktu simpan.

Waktu simpan adalah periode waktu dimana suatu produk tetap memenuhi spesifikasinya jika disimpan dalam wadahnya yang sesuai dengan kondisi penjualan di pasar

Jenis spesifikasi

Spesifikasi release adalah spesifikasi yang harus dipenuhi pada waktu pembuatan, misalnya 95-105%.

Spesifikasi periksa atau spesifikasi waktu simpan atau spesifikasi umur produk, adalah spesifikasi yang harus dipenuhi sepanjang waktu simpannya, misalnya 90-110%.

Spesifikasi release dan spesifikasi waktu simpan

Waktu simpan minimum : Periode waktu yang dibutuhkan suatu produk yang berada pada batas spesifikasi release saat pembuatan untuk mencapai batas spesifikasi periksa

100

105

95

100

110

90

Spesifikasi release Spesifikasi waktu simpan

Stabilitas suatu produk ditunjang oleh dua hal yaitu kestabilan isi kandungan dan interaksi antara isi

kandungan dengan wadahnya Stabilitas Produk, yaitu stabilitas dari produk yang disimpan dalam

wadah inert dan tidak permeable yang tidak berinteraksi dan

sepenuhnya melindungi produk dari atmosfir

Stabilitas Produk-Wadah, termasuk semua interaksi yang mungkin terjadi antara produk dan wadah misalnya absorpsi konstituen produk oleh wadah, melarutnya konstituen wadah oleh produk, korosi atau efek buruk lain dari produk pada wadah dan sifat barrier

wadah.

Ketidakstabilan fisik sediaan Ketidakstabilan fisika dari sediaan ditandai dengan

adanya pemucatan warna atau munculnya warna, timbul bau, perubahan atau pemisahan fase, pecahnya emulsi, pengendapan suspensi atau caking, perubahan konsistensi, pertumbuhan kristal atau perubahan bentuk kristal, terbentuknya gas dan perubahan fisik lainnya

Kestabilan fisik emulsi atau suspensi dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan kimia dari emulgator, suspending agent, antioksidan, pengawet dan bahan aktif

Ketidakstabilan kimia sediaan

Ketidakstabilan kimia ditandai dengan berkurangnya konsentrasi zat aktif karena terjadi reaksi atau interaksi kimia, rusaknya eksipien karena hidrolisis dan reaksi sejenis, serta pembentukan senyawa lain

Ketidakstabilan mikrobiologi sediaan

Ketidakstabilan mikrobiologi ditandai dengan pertumbuhan mikroorganisme yang tampak maupun tidak tampak seperti Aspergillus niger, Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Escheria coli, yang mencemari produk pada waktu pembuatan.

KESTABILAN EMULSI

Emulsi adalah sistem yang secara termodinamika tidak stabil

Antarmuka emulsi : Faktor yang menstabilkan sistem emulsi adalah suatu lapisan surfaktan dan koloid pelindung yang terdapat pada antarmuka emulsi yaitu bagian luar dari tetesan

Koalesense terjadi jika jumlah surfaktan dan koloid pelindung tidak cukup menyelimuti seluruh antarmuka emulsi

Emulsi mengandung n tetesan minyak dengan diameter d m dan density D g/cm3

nDd3Q =

6

6 Q n = Dd3

Q = jumlah fase minyak per cm3 sediaan

Setiap partikel mempunyai luas permukaan d2, sehingga luas total permukaan adalah n. d2 = 6 Q / D d

Contoh soal Jika kerapatan minyak 0,9 g/

cm3, jumlah fasa minyak per cm3 adalah 0,75 g dan diameter globul minyak 10 m (10-3cm), berapakah luas permukaan fase minyak ? Kemudian jika suatu surfaktan dengan bobot molekul 800 dan luas penampang melintang molekular 302 berada dalam emulsi tersebut dengan konsentrasi 0,2 %, apakah surfaktan tersebut cukup banyak untuk dapat menutupi seluruh permukaan minyak tadi ?

Jawab A = n d2 = 6Q/D.d = ( 6x0,75 / 0,9x10-3) = 5 x 103 cm2 0,2% surfaktan = 0,2 g/100

cm3 = 2 mg/ cm3 = 2/800 = 2,5 x 10-3 mmol = 2,5 x 10-6 mol = (2,5 x 10-6 mol ) (6,023x1023)

= 1,5 x 1018 molekul = 30 2 (1,5 x 1018)

= 45 x 1018 2 = 4500 cm2

Kesimpulan

Ini adalah luas permukaan surfaktan yang dapat menyelubungi permukaan minyak (4500 cm2)

Karena luas permukaan total globul minyak yang harus diselubungi adalah 5000 cm2, maka surfaktan yang tersedia tidak cukup untuk menyelubungi seluruh permukaan globul minyak.

Hubungan antara ukuran globul dan viskosita

Kenaikan viskosita akan meningkatkan stabilitas sediaan

Semakin tinggi viskosita, semakin kecil ukuran globul dan semakin besar volume ratio

Ukuran globul merupakan indikator utama untuk kecenderungan terjadinya creaming atau breaking

Kestabilan sistem emulgator/koloid pelindung

Terjadinya kerusakan kimiawi dari surfaktan Surfaktan non ionik yang sering digunakan

adalah suatu ester yang dapat terhidrolisis atau berinteraksi dengan komponen lain dari emulsi.

Setelah terhidrolisis surfaktan non ionik akan menghasilkan asam lemak yang merupakan bagian dari fase minyak dan akan menambah jumlah fase minyak

Menyebabkan kurang tertutupnya tetesan minyak

Hal yang harus diperhatikan dalam membuat emulsi

Tipe emulsi Sifat reologi Penampilan emulsi merupakan fungsi

ukuran globulUkuran globul (m) Penampilan0,0050,005-0,10,1-1>0,1

Translusen (transparan)Semi transparan, abu-abuEmulsi putih-kebiruanEmulsi putih susu

Emulsi pecah (breaking) dan koalesens

Ketidaktercampuran kimiawi antara emulgator dan bahan lain dalam system emulsi (boraks dan gom akasia)

Pemilihan pasangan surfaktan yang tidak cocok (HLB yang salah)

Konsentrasi elektrolit yang tinggi Ketidakstabilan emulgator Viskosita yang terlalu rendah Temperatur

Fenomena kerusakan emulsi Breaking adalah emulsi memisah menjadi dua fase

tersendiri Jika proses pemisahan ini lambat, kadang-kadang

muncul sejumlah kecil partikel minyak pada permukaan yang disebut oiling.

Jika terjadi pemisahan menjadi dua emulsi, fenomena ini disebut creaming

Flokulasi adalah penggabungan globul yang bergantung pada gaya tolak menolak elektrostatis (zeta potensial)

Koalesens adalah penggabungan globul yang bergantung pada sifat film antar muka

Sifat listrik pada antar muka Kation lebih sukar larut dalam fase minyak dari pada anion, dan hal

ini meningkatkan tetesan yang bermuatan negatif (pembentukan zeta-potensial dalam suspensi)

Turunnya potensial pada film bergantung pada keadaan elektrolit (terbentuk diffuse double layer di kedua cairan, yang merupakan kebalikan dari suspensi, dimana hanya terbentuk satu diffuse double layer).

Elektrolit dapat meningkatkan atau memperburuk stabilita. Jika elektrolit menghilangkan perlindungan yang diberikan oleh sistem surfaktan/koloid pelindung maka terjadilan koalesens

Sering juga terjadi elektrolit mempunyai efek mengurangi kekuatan mengemulsi dari surfaktan sehingga menyebabkan salting out atau pengendapan sesungguhnya dari surfaktan.

Namun dalam beberapa hal elektrolit dapat dengan mudah mempengaruhi turunnya potensial pada kedua double layer dan dapat menstabilkan sistem suspensi.

UJI STABILITA SISTEM EMULSI

UJI DIPERCEPAT : Pengujian ini dimaksudkan untuk mendapatkan informasi yang diinginkan pada waktu sesingkat mungkin dengan cara menyimpan sample pada kondisi yang dirancang untuk mempercepat terjadinya perubahan yang biasanya terjadi pada kondisi normal

Pengujian tersebut antara lain :Elevated temperature indikator kestabilanElevated humidities untuk menguji kemasan produkCycling test termasuk freeze-thaw test untuk menguji

terbentuknya kristal/awan Pemaparan terhadap cahaya untuk menguji keadaan di pasarShaking test dan Centrifugal test untuk menguji pecahnya

emulsi

KONDISI PENGUJIAN Uji penyimpanan pada suhu 4oC/kelembaban kamar :

1 minggu Uji penyimpanan pada suhu kamar : 20o atau

25oC/kelembaban kamar selama 0, 1, 2, 3, 4 bulan, satu tahun Uji penyimpanan pada suhu -20oC : 24 jam (pengukuran

dilakukan setelah dilelehkan) Uji penyimpanan pada suhu -5oC : 1 minggu (pengukuran

dilakukan setelah dilelehkan) Uji penyimpanan pada suhu 40oC/kelembaban

kamar (ICH guideline) : 3 hari, 1,2,3,4 minggu; 2, 3, 6 bulan Uji penyimpanan pada suhu 45oC/kelembaban

kamar (FDA guideline) : 3 hari, 1,2,3,4 minggu; 2,3 bulan Uji penyimpanan pada suhu 50oC/80% RH : 1,3 hari; 1

minggu

Ekstrapolasi pada keadaan normal

Penyimpanan pada suhu 37o-45oC selama 3 bulan tanpa ada tanda ketidakstabilan menunjukkan bahwa produk stabil pada suhu kamar (25o-30oC) selama lebih kurang setahun, dengan menganggap bahwa reaksi yang terjadi pada suhu yang dinaikkan sama dengan reaksi yang terjadi pada suhu kamar.

Cycling test Siklus antara suhu kamar/suhu 45oC

masing-masing selama 24 jam sebanyak 6 siklus

Freeze/Thaw antara 4oC dan 40o atau 45oC

Freeze/Thaw antara -30oC/suhu kamar selama 24 jam sebanyak minimum 6 siklus untuk semua larutan, emulsi, krim, cairan dan semisolid lain

Pemaparan pada cahaya Dipaparkan pada cahaya sianghari selama 1 tahun,

bukan pada matahari langsung Pemaparan terusmenerus selama 1-2 minggu dalam

lemari uji cahaya yang berisi bateri tabung fluorescens dimana sample ditempatkan sejauh 1 kaki dari sumber cahaya, sumber cahaya biasanya tipe Polarite-daylight, 40 w (Thorn-EMI) dengan panjang tabung 132 cm dan batere dengan 12 tabung cukup untuk mendapatkan pencahayaan seperti cahaya sianghari

Dengan lampu Xenon 1-2 minggu Dengan sinar UV 1-2 minggu

Uji mekanis Uji vibrasi/Shaking Test selama 1 minggu

dan bisa dilakukan pada 30o atau 40oC Centrifugal test 2-3 g selama 1-2 jam

Parameter uji kestabilan Organoleptik/ penampilan fisik : warna, bau, pemisahan Viskosita, untuk emulsi kosmetika diharapkan sifat

reologinya adalah viskoelastis pada viskosimeter multi point. Setiap sample yang telah diuji sifat reologinya tidak dapat lagi digunakan untuk pengukuran berikutnya. Pengukuran reologi pada sample yang disimpan pada suhu yang dinaikkan tidak dianjurkan karena akan memberikan interpretasi yang salah

Ukuran partikel sebaiknya dapat dilakukan tanpa harus mengikuti prosedur pengenceran yang rumit. Kenaikan ukuran partikel yang kontinu menunjukkan ketidakstabilan kecuali sediaannya sangat encer

pH Kekuatan zat aktif

KESTABILAN ZAT AKTIF DALAM KOSMETIKA

persamaan Arrhenius ICH dan FDA guidelines menyepakati

kadar zat aktif yang diterima adalah 95% dan senyawa hasil urainya harus dapat dideteksi, diisolasi dan diidentifikasi.

KETIDAKSTABILAN BAHAN PEMBANTU SEDIAAN KOSMETIKA

Transesterifikasi Solubilisasi Oksidasi

SELEKSI SAMPEL Sampel Formulasi Sampel Pilot Plant Sampel Production Batch Sampel Produksi Reguler

COSMETIC STABILITYPENDAHULUAN Sediaan kosmetika tidak dapat diterima lagi karena Shelf-LifeJenis spesifikasiSpesifikasi release dan spesifikasi waktu simpanStabilitas suatu produk ditunjang oleh dua hal yaitu kestabilan isi kandungan dan interaksi antara isi kandungan dengan wadahnya Ketidakstabilan fisik sediaanKetidakstabilan kimia sediaanKetidakstabilan mikrobiologi sediaanKESTABILAN EMULSI Emulsi mengandung n tetesan minyak dengan diameter d m dan density D g/cm3 Contoh soal KesimpulanHubungan antara ukuran globul dan viskositaKestabilan sistem emulgator/koloid pelindungHal yang harus diperhatikan dalam membuat emulsiEmulsi pecah (breaking) dan koalesens Fenomena kerusakan emulsiSifat listrik pada antar mukaUJI STABILITA SISTEM EMULSI KONDISI PENGUJIANEkstrapolasi pada keadaan normalCycling testPemaparan pada cahayaUji mekanisParameter uji kestabilanKESTABILAN ZAT AKTIF DALAM KOSMETIKAKETIDAKSTABILAN BAHAN PEMBANTU SEDIAAN KOSMETIKASELEKSI SAMPELSlide 31