RATIH ARYANI, M.Farm.,Apt.

STIKES BTH TASIKMALAYA

MIKROEMULSI DAN

NANOEMULSI

DEFINISI

Nanoemulsi adalah sistem emulsi yang transparent , tembus cahaya dan merupakan dispersi minyak air yang distabilkan oleh lapisan film dari surfaktan atau molekulsurfaktan, yang memiliki ukuran droplet 50 nm – 500 nm.

Nanoemulsi telah diterapkan dalam berbagai industrifarmasi, diantaranya untuk sistem penghantartransdermal, bahan atau unsur yang potensial dalambeberapa produk perawatan tubuh, dan pembawayang baik pada obat sehingga dapat meningkatkanbioavailabilitas obat dalam tubuh

DEFINISI

Termodinamika yang stabil :

Tegangan antar muka yang sangat rendah 10-2-10-4

mN/m mN/m maka energi antaraksi diantara tetesdiabaikan.

Memberikan energi bebas yang sangat rendah , sehingga dispersi secara termodinamika stabil.

Ukuran droplet nanoemulsi yang kecil membuatnanoemulsi stabil secara kinetik sehingga mencegahterjadinya kriming.

Keuntungan Sistem Nanoemulsi

Nanoemulsi memiliki keuntungan sebagai berikut : Ukuran tetesan sangat kecil menyebabkan penurunan pada

gaya gravitasi dan gerak brown yang mungkin cukup untukmengatasi gravitasi. Hal ini berarti tidak terjadi creaming selama penyimpanan.

Ukuran tetesan yang kecil mencegah terjadinya flokulasidan memungkinkan sistem untuk tetap tersebar tanpaadanya pemisahan, serta dapat mencegah koalesens.

Nanoemulsi cocok untuk penghantaran bahan aktifmelewati kulit. Luas permukaan yang besar dari sistememulsi memungkinkan penetrasi yang cepat dari bahanaktif.

Keuntungan Sistem Nanoemulsi

Nanoemulsi memiliki keuntungan sebagai berikut : Karena sifatnya yang transparan dan fluiditasnya (pada

konsentrasi minyak yang sesuai) dapat memberikan estetikayang menarik dan menyenangkan saat digunakan.

Karena ukuran yang kecil, nanoemulsi dapat melewatipermukaan kulit yang kasar dan dapat meningkatkan penetrasiobat.

Ukuran tetesan yang kecil memudahakan penyebarannya danpenetrasi mungkin dapat ditingkatkan karena teganganpermukaan dan tegangan antarmuka yang rendah

Penggunaan nanoemulsion sebagai sistem penghantaran dapat meningkatkan efektivitas obat, sehingga dosis total dapatdikurangi dan dengan demikian meminimalkan efek samping.

Kekurangan Sistem Nanoemulsi

Nanoemulsi memiliki kerugian sebagai berikut :

Penggunaan konsentrasi besar surfaktan kosurfaktan yang diperlukan untuk menstabilkan nanodroplet.

Kapasitas pelarut terbatas untuk melarutkan zat yang memiliki titik lebur tinggi

Surfaktan yang digunakan harus tidak boleh beracun

Stabilitas nanoemulsion dipengaruhi oleh parameter lingkungan seperti suhu dan pH. Parameter ini dapatberubah setelah sampai pada pasien.

Surfaktan yang dipilih

Surfaktan yang dipilih untuk minyak tertentu haruslah :

Menurunkan tegangan antarmuka menjadi nilai sangat rendahuntuk membantu proses dispersi selama preparasinanoemulsi

yaitu yang dapat menurunkan tegangan antar muka sangatrendah (<10 -3 mN/m) antarmuka minyak / air yang untuk menghasilkan nanoemulsion.

Menunjukkan karakteristik hidrofil-lipofil yang sesuai untukmembentuk lapisan penutup antarmuka yang tepat padadaerah antarmuka untuk tipe mikroemulsi yang diinginkan, M/A, A/M atau bikontinu.

Membentuk lapisan tipis yang fleksibel yang segera dapatmengubah bentuk disekeliling tetesan halus.

Campuran Surfaktan-Kosurfaktan

Kebanyakan surfaktan berantai tunggal tidak menurunkantegangan antarmuka secara mencukupi untukmembentuk mikro/nanoemulsi, atau tidak membentukstruktur yang benar (misal HLB).

Kosurfaktan ditambahkan untuk menurunkan lebih lanjuttegangan antarmuka diantara fasa minyak dan air, mengencerkan daerah hidrokarbon lapis tipis antarmuka, dan mempengaruhi lapis tipis penutupan.

Kosurfaktan yang sesuai umumnya molekul kecil, tipikalalkohol berantai pendek sampai medium (C3-C8) yang dapat berdifusi secara cepat diantara fasa ruahan minyak-air dan antarmuka.

Campuran Surfaktan-Kosurfaktan

Kosurfaktan dengan panjang rantai alkohol pendek hinggamedium juga akan menjamin bahwa lapis tipis/film cukupfleksibel untuk segera mengalami deformasi di sekitartetesan karena antaraksi diantara molekul surgaktanprimer, baik antaraksi gugus kepala polar maupunantaraksi rantai hidrokarbon, menurun.

Bila menggunakan kosurfaktan rantai panjang lebih seringterbentuk fasa kristalin cair lamelar dibandingkan denganbentuk fasa mikro/nanoemulsi

Surfaktan Berantai Rangkap Lesitin

Sistem yang mengandung minyak non toksik dan surfaktanfosfolipid rantai rangkap yang berasal dari alam seperti lesitinmenunjukkan prospek yang baik.

Karakteristik larutan lesitin yang perlu diperhatikan :

Suatu bagian nonpolar yang kuat disebabkan oleh 2 rantaihidrokarbon panjang

Suatu bagian polar yang kuat disebabkan oleh gugus kepalapolar “zwitter ionik” yang terhidrasi secara kuat.

Suatu kesetimbangan mendekati daerah antara polar dannonpolar, walaupun sedikit agak bias ke arah lipofilik.

Suatu tendensi kuat membentuk kristal cair lamelar.

Teori Pembentukan Mikro/Nanoemulsi

Pembentukan dan stabilitas suatu mikro/nanoemulsidapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk sifatdan berat molekul surfaktan, panjang rantai alkohol dankonsentrasi, serta kegaraman (salinity) dan temperatur.

Teori :

1. Teori lapis tipis campuran antarmuka

2. Teori solubilisasi

3. Teori termodinamika

Teori Lapis Tipis Campuran Antarmuka

Lapis tipis (film) yang terbentuk pada antarmukamerupakan lapis tipis rangkap dua dari tipe M/A atau

A/M dari mikroemulsi yang terbentuk, tergantungpada lekukan atau penutupan pada antarmuka

(Schulman, dkk 1959).

Teori Solubilisasi

Minyak disolubilisasi oleh misel normal dan air disolubilisasi oleh misel terbalik (reverse micelles/

Gilbery dkk, 1970).

Teori Termodinamika

Pembentukan energi bebas harus bernilai negatif untukmembentuk mikroemulsi yang stabil secara

termodinamika (Paul dan Monlik. 1997; Attword, 1994)

Nanoemulsi VS Mikroemulsi

Nanoemulsi Mikroemulsi

Stabil secara kinetika dantermodinamika.

Tidak memiliki stabilitasjangka panjang

Membutuhkan konsentrasisurfaktan yang lebih rendahuntuk pembentukannya.

Nanoemulsions umumnya mahal

Stabil secara termodinamikaStabilitas jangka panjangKonsentrasi surfaktan yang

lebih tinggiLebih murah dibandingkan

nanoemulsi

Nanoemulsi

NanoemulsiMakro emulsi

Teknik Pembuatan

Homogenisasi tekanan tinggi (high pressure homogenization)

Mikrofluidisasi (microfluidization)

High Pressure Homogenization

Metode ini menggunakan homogenisasi tekanan tinggi / piston homogenisasi untuk menghasilkan nanoemulsidengan ukuran tetesan (droplet) hingga 1 nm

Microfluidisasi

Konsep dasar dari prosesor pompa microfluidizer tunggal dan interaksi ruang

Microfluidisasi

Melibatkan penggunaan perangkat yang Fluidizer mikro

Menggunakan tekanan tinggi, pompa/tekananperpindahan (500-20000) psi, yang memaksa produk melewati ruang interaksi, yang terdiri dari saluran kecil yang disebut saluran mikro

Produk mengalir melalui saluran mikro menghasilkan partikel yang sangat halus dengan rentang submikron. Kedua larutan (fase air dan fase minyak) digabungkan bersama-sama dan diproses untuk mendapatkan nanoemulsion stabil.

Karakterisasi nanoemulsi

Transmission electron microscopy

Analisis ukuran droplet nanoemulsi

Penentuan viskositas

Indeks refraksi

In vitro skin permeation studies

Tes iritasi kulit

Studi invivo

Studi stabilitas termodinamika

Karakterisasi permukaan

Transmission Electron Microscopy

Morfologi dan struktur nanoemulsion

Formulasi nanoemulsion diencerkan dengan air (1/100)

Setetes nanoemulsion disimpan pada film jaringan berlubang dan diamati setelah pengeringan

Studi Stabilitas Termodinamika

Untuk mengatasi masalah formulasi metastabil

Formulasi yang dipilih disentrifugasi pada 3500 rpm selama 30 menit

Siklus pemanasan dan pendinginan siklus

Dilakukan enam siklus antara suhu kulkas dari 4oC dan 45oC selama 48 jam.

Freeze-thaw siklus dilakukan antara -21oC dan +25oC.

Ananlisis Ukuran Droplet (Tetesan)

Ukuran tetesan dari nanoemulsion ditentukan oleh spektroskopi korelasi foton (photon correlation spectroscopy)

Sebanyak (0,1 ml) nanoemulsi didispersikan dalam air 50 ml.

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan Zetasizer 1000 HS

Cahaya hamburan dipantau pada temperatur 25oC pada sudut 90o

Penentuan Viskositas

Viskositas formulasi (0,5 g) ditentukan tanpa pengenceran menggunakan brokfiled DV III ultra-V6.0 RV kerucut dan plat Rheometer pada 25 ± 0.5oC.

Salah satu software yang digunakan untuk perhitungan viskositas adalah v2.6 rheocalc.

Aplikasi Nanoemulsion

Kosmetik Antimikroba Vaksin mukosa Disinfektan Nanoemulsion dalam pengobatan berbagai kondisi penyakit

lainnya Formulasi nanoemulsion untuk meningkatkan pemberian oral

obat yang sukar larut Nanoemulsions sebagai vehicle untuk sediaan transdermal Nanoemulsion dalam teknologi kultur sel Nanoemulsion dalam terapi kanker dan dalam pemberian

obat yang ditargetkan

Aplikasi Nanoemulsion

Parenteral delivery

Oral drug delivery

Topical drug delivery

Ocular and Pulmonary delivery

Nanoemulsion in biotechnology

Aplikasi Nanoemulsion

Parenteral delivery

Formulasi nanoemulsion memiliki keunggulan yang berbeda atas sistem macroemulsion ketika diberikan secara parenteral karena partikel nanoemulsi lebih lambat termetabolisme (dibersihkan) dari emulsi partikel kasar dan karena itu memiliki waktu tinggal lebih lama di dalam tubuh.

Oral drug delivery

Formulasi nanoemulsion menawarkan beberapa keuntungan atas formulasi oral konvensional untuk pemberian oral termasuk peningkatan penyerapan, meningkatkan potensi klinis, dan penurunan toksisitas obat. Oleh karena itu, nanoemulsion telah dilaporkan merupakan penghantaran yang ideal obat-obatan seperti steroid, hormon, diuretik dan antibiotik

Aplikasi Nanoemulsion

Topical drug delivery

Penggunaan lesitin / IPP / air nanoemulsi untuk penghantarantransdermal indometasin dan diklofenak juga telah dilaporkan dapat meningkatkan permeabilitas stratum korneum manusia.

Ocular and Pulmonary delivery

O/W nanoemulsi telah diteliti untuk penghantaran okular, untuk melarutkan obat yang sukar larut, untuk meningkatkan penyerapan dan untuk mencapai memperpanjang profil rilis.Nanoemulsi yang mengandung pilocarpin dirumuskan menggunakan lesitin, propilen glikol dan PEG 200 sebagai kosurfaktan dan IPM sebagai fase minyak.

Aplikasi Nanoemulsion

Nanoemulsion in biotechnology

Dalam sistem biologis banyak enzim beroperasi pada antarmuka antara hidrofobik dan hidrofilik dan antarmuka ini dapat stabil oleh lipid polar dan amfifilikalami lainnya.

Katalisis enzimatik dalam nanoemulsion telah digunakan untuk berbagai reaksi, seperti sintesis ester, peptided dan gula asetal transesterifikasi; berbagai reaksi hidrolisis dan transformasi steroid. Enzim lipase adalah yang paling banyak digunakan dalam reaksi mikroemulsi.