SEBAGAI HUMECTANT TERHADAP SIFAT FISIS BASIS SEDIAAN GEL TOOTHPASTE : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL SKRIPSI
PENGARUH PENAMBAHAN
SODIUM CARBOXY METHYL CELLULOSE (CMC-Na) 10% SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN POLYETHYLEN GLYCOL 400 SEBAGAI HUMECTANT TERHADAP SIFAT FISIS BASIS SEDIAAN GEL TOOTHPASTE : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)
Program Studi Farmasi Oleh:
Vinsensius Julius Marco Hermantojoyo NIM : 078114003
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
PENGARUH PENAMBAHAN
SODIUM CARBOXY METHYL CELLULOSE (CMC-Na) 10% SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN POLYETHYLEN GLYCOL 400 SEBAGAI HUMECTANT TERHADAP SIFAT FISIS BASIS SEDIAAN GEL TOOTHPASTE : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)
Program Studi Farmasi Oleh:
Vinsensius Julius Marco Hermantojoyo NIM : 078114003
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
“APA YANG KITA LIHAT PASTI DAPAT KITA BUAT,
TINGGAL BAGAIMANA CARA KITA UNTUK
MENGUSAHAKANNYA”
Kupersembahkan Skripsiku ini untuk : Mamah dan Papahku
Adikku Hendy dan Picky Almamaterku
Teman-temanku semua
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“PENGARUH PENAMBAHAN SODIUM CARBOXY METHYL
CELLULOSE (CMC-Na) 10% SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN
POLYETHYLEN GLYCOL 400 SEBAGAI HUMECTANT TERHADAP SIFAT
FISIS BASIS SEDIAAN GEL TOOTHPASTE : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL
”. Skripsi ini disusun guna memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) di Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta .
Selama perkuliahan, penelitian, dan penyusunan skripsi, Penulis telah banyak mendapatkan bantuan, sarana, dukungan, nasehat, bimbingan, saran dan kritik dari berbagai pihak. Oleh karena itu, Penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ipang Djunarko, M. Sc., Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
2. Rini Dwiastuti, S. Farm, M. Sc., Apt, selaku dosen pembimbing atas bantuan, kesabaran, perhatian, dan semangat selama penyusunan proposal hingga selesainya skripsi ini
3. Dewi Setyaningsih, M.Sc., Apt dan Agatha Budi Susiana L, M.Si., Apt. selaku dosen penguji atas segala masukkan dan bimbingannya
4. Segenap dosen atas kesabarannya dalam mengajar dan membimbing Penulis
5. Papah, mamah, adikku tercinta (Hendy-2010/A dan Picky) atas segala doa, dukungan, perhatian, biaya, dan semangat yang selalu menyertai Penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan
6. Frissa Kurniawan yang selalu menemani, mendukung, memberi perhatian, memberi semangat, dan membantu Penulis menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini
7. Robby Wilson selaku partner skripsiku atas segala bantuan, dukungan, motivasi, dan semangat dari awal penelitian sampai penyusunan skripsi ini
8. Sahabat-sahabatku : Damar, Pukon, Sere, Yoga, Manda, Wicak, Dika, Wawan, Daniel, Dani, Toro, Benny, Yudi, Lala, Oneng, Eka, Dita WK, Susi, Olive, Devi, Felix, dan Intan atas kebersamaan, bantuan, serta dukungan selama ini
9. Teman- teman “Lantai 1”: Lia, Riris, Daniel, Yemima, Cinthya, Siska, Dinar, Yoga, Manda, Oneng, Septi, Vani, Sere, Wicak, Siwi atas kebersamaan dan dukungannya
10. Teman-teman kost : Mas Ragil, Mas Kulit, Om Andy, Mas Coro, Mas Adit “Kampret”, Mas Iwan, Mas Robby, Adit, Hendy, Deka atas kebersamaan, dan yang terutama bantuan atas ide-ide dan masukkan secara teknis untuk membantu penelitian ini, dan juga selalu menenemani dalam penyusunan skripsi ini
11. Teman-teman FST 2007 yang telah memberikan saran, dukungan, dan semangat bagi Penulis untuk menyelesaikan skripsi ini
12. Teman-teman Fakultas Farmasi angkatan 2007, atas dukungan dan kebersamaannya selama ini
13. Pak Musrifin, Mas Agung, Mas Ottok, Pak Iswandi, “Om” Bimo, dan segenap laboran lain atas segala bantuannya selama ini
14. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari penelitian ini masih belum sempurna mengingat keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang dapat berguna bagi ilmu pengetahuan.
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ........................................ v PRAKATA ................................................................................................... vi PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...................................................... ix DAFTAR ISI ................................................................................................ x DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiii DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xvi
INTISARI ..................................................................................................... xvii ................................................................................................... xviii
ABSTRACT
BAB I PENGANTAR .................................................................................. 1 A. Latar Belakang ................................................................................. 1
1. Permasalahan .............................................................................. 5
2. Keaslian Penelitian ..................................................................... 5
3. Manfaat Penelitian ..................................................................... 6
B. Tujuan Penelitian ............................................................................. 6
1. Tujuan umum ............................................................................. 6
2. Tujuan khusus ............................................................................ 6
BAB II PENELAAHAN PUSTAKA ........................................................... 7 A. Gel Toohpaste .................................................................................. 7 B. Gel .................................................................................................... 8
1. Definisi dan klasifikasi gel ......................................................... 8
2. Mekanisme pembentukkan gel ................................................... 8
3. Karakteristik gel ......................................................................... 9
C. Gelling Agent ................................................................................... 14
D. Humectant ........................................................................................ 17
1. Gliserol ....................................................................................... 17
2. Polyethylen Glycol 400 .............................................................. 19
E. Natrium Sakarin ............................................................................... 20
F. Natrium Benzoat .............................................................................. 20
G. Natrium Lauril Sulfat ....................................................................... 21
H. Tween 80 .......................................................................................... 22
I. Oleum Menthae piperita .................................................................. 23 J. Alkohol ............................................................................................. 24 K. Metode Desain Faktorial .................................................................. 25 L. Landasan Teori ................................................................................. 27 M.
Hipotesis … ....................................................................................... 28
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................... 29 A. Jenis dan Rancangan Penelitian ....................................................... 29 B. Variabel Penelitian ........................................................................... 29 C. Definisi Operasional ......................................................................... 30
D. Bahan Penelitian ............................................................................... 31
E. Alat Penelitian .................................................................................. 31
F. Tata Cara Penelitian ......................................................................... 32
1. Formula Gel Toothpaste ............................................................. 32
2. Pembuatan Gel Toothpaste ........................................................ 33
3. Uji sifat fisik dan stabilitas Gel Toothpaste ............................... 35
a. Uji Viskositas dan Pergeseran Viskositas ............................ 35
b. Uji Extrudability ................................................................... 35
G. Analisis Data .................................................................................... 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 37 A. Formulasi Basis Sediaan Gel Toothpaste ......................................... 37 B. Pengaruh Faktor terhadap Respon Viskositas, Pergeseran Viskositas, dan Extrudability Berdasarkan Desain Faktorial ............................. 48
1. Respon Viskositas ...................................................................... 49
2. Respon Pergeseran Viskositas .................................................... 65
3. Respon Extrudability .................................................................. 80
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 87 A. Kesimpulan ...................................................................................... 87 B. Saran ................................................................................................. 88 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 89 LAMPIRAN ................................................................................................. 91 BIOGRAFI PENULIS … ............................................................................. 106
DAFTAR TABEL Tabel I. Fungsi Gliserol .............................................................................................
18 Tabel II. Fungsi Natrium Lauril Sulfat ................................................................
22 Tabel III. Fungsi Alkohol .............................................................................................
24 Tabel IV. Rancangan Percobaan Desain Faktorial 3 faktor dan 2 aras ........................
26 Tabel V. Formula Gel Toothpaste ................................................................ 32 Tabel VI. Formula Gel Toothpaste hasil modifikasi ....................................................
32 Tabel VII. Penentuan aras tinggi dan aras rendah faktor penelitian .............................
33 Tabel VIII. Hasil Uji Respon Viskositas ................................................................
51 Tabel IX. Hasil Pengolahan Data Respon Viskositas ...................................................
51 Tabel X. Hasil Uji Respon Pergeseran Viskositas ......................................................
66 Tabel XI. Hasil Pengolahan Data Respon Pergeseran Viskositas ................................
66 Tabel XII. Hasil Uji Respon Extrudability ................................................................
81 Tabel XIII. Hasil Pengolahan Data Respon Extrudability ................................81
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Sediaan Gel Toothpaste ........................................................... 7 Gambar 2. Struktur molekul CMC-Na ...................................................... 16 Gambar 3. Struktur molekul gliserol ......................................................... 18 Gambar 4. Struktur Kimia PEG ................................................................ 19 Gambar 5. Potongan struktur PEG 400 ..................................................... 19 Gambar 6. Struktur molekul Natrium Sakarin .......................................... 20 Gambar 7. Struktur molekul Natrium Benzoat ......................................... 21 Gambar 8. Struktur molekul Natrium Lauril Sulfat .................................. 22 Gambar 9. Struktur molekul Polysorbate 80 ............................................. 23 Gambar 10. Struktur molekul Oleum Menthae piperita ............................. 24 Gambar 11. Struktur Kimia Alkohol ........................................................... 25 Gambar 12. Diagram pareto nilai efek respon viskositas ........................... 52 Gambar 13. Hasil uji Anova untuk respon viskositas ................................. 56 Gambar 14. Pengaruh interaksi CMC-Na 10% dan gliserol pada aras tinggi dan aras rendah PEG 400 pada respon viskositas .................. 60 Gambar 15. Pengaruh interaksi CMC-Na 10% dan PEG 400 pada aras tinggi dan aras rendah gliserol pada respon viskositas ..................... 62 Gambar 16. Pengaruh interaksi gliserol dan PEG 400 pada aras tinggi dan aras rendah CMC-Na 10% pada respon viskositas ................. 65 Gambar 17. Diagram pareto nilai efek respon pergeseran viskositas ......... 68 Gambar 18. Hasil uji Anova untuk respon pergeseran viskositas ............... 69
Gambar 19. Pengaruh interaksi CMC-Na 10% dan gliserol pada aras tinggi dan aras rendah PEG 400 pada respon pergeseran viskositas.. 75 Gambar 20. Pengaruh interaksi CMC-Na 10% dan PEG 400 pada aras tinggi dan aras rendah gliserol pada respon pergeseran viskositas .... 77 Gambar 21. Pengaruh interaksi gliserol dan PEG 400 pada aras tinggi dan aras rendah CMC-Na 10% pada respon pergeseran viskositas... 79 Gambar 22. Diagram Pareto nilai efek respon extrudability ...................... 82 Gambar 23. Hasil uji Anova untuk respon extrudability ............................ 83
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Lampiran pengolahan data masing-masing respon ................. 91 Lampiran 2. Lampiran data dengan Design Expert 7.0.0 ............................ 96 Lampiran 3. Lampiran foto-foto penelitian ………………………………... 103
PENGARUH PENAMBAHAN
SODIUM CARBOXY METHYL CELLULOSE (CMC-Na) 10% SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN POLYETHYLEN GLYCOL 400 SEBAGAI HUMECTANT TERHADAP SIFAT FISIS BASIS SEDIAAN GEL TOOTHPASTE : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL
INTISARI
Tujuan dari penelitian bersifat eksperimental ini ialah untuk mengetahui pengaruh penambahan sodium carboxy methyl cellulose (CMC-Na) 10% sebagai
gelling agent , gliserol dan polyethylen glycol 400 sebagai humectants sehingga
menghasilkan basis sediaan gel toothpaste yang baik dan stabil selama penyimpanan ataupun dalam penggunaannya. Stabilitas sifat fisis basis sediaan
gel toothpaste dalam penyimpanan atau pemakaian, akan mempengaruhi mutu,
keamaanan, dan kualitas gel. Karakteristik stabilitas basis sediaan gel toothpaste banyak dipengaruhi oleh viskositas dan rheology sediaan.
Metode yang digunakan dalam penelitian ialah desain faktorial tiga
3 faktor dan dua aras dengan menggunakan delapan formula (2 ), masing-masing
formula direplikasi sebanyak tiga kali. Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan software Design Expert 7.0.0. Respon yang diukur adalah respon viskositas, pergeseran viskositas setelah penyimpanan selama satu bulan, dan extrudability .
Hasil penelitian menunjukkan respon viskositas (p-value = 0,0049)dan pergeseran viskositas (p-value = 0,0431) memiliki model persamaan statistik yang signifikan (p-value<0,05), sedangkan respon extrudability (p-value = 0,1834) persamaan statistiknya tidak signifikan. Faktor yang dominan dalam respon viskositas ialah CMC-Na 10%, sedangkan untuk respon pergeseran viskositas, faktor yang dominan ialah interaksi CMC-Na 10%, gliserol, dan polyethylen
glycol 400. Pada respon extrudability, faktor penelitian tidak dapat digunakan
untuk menentukan komposisi area optimum karena persamaan statistiknya tidak signifikan.
Kata kunci : CMC-Na 10%, gliserol, polyethylene glycol 400, basis sediaan gel
toothpaste , desain faktorial
THE EFFECT OF SODIUM CARBOXY METHYL CELLULOSE (CMC-Na) 10% AS GELLING AGENT, GLYCERIN AND POLYETHYLEN GLYCOL 400 AS HUMECTANT ON PHYSICAL PROPERTIES BASIC OF GEL TOOTHPASTE : FACTORIAL DESIGN APPLICATIONS ABSTRACT
The purpose of this experimental research is to investigate the effect of sodium carboxy methyl cellulose (CMC-Na) 10% as a gelling agent, glycerin and polyethylene glycol 400 as humectant which is resulting a good basic of gel toothpaste and stable during storage or in use. The stability of the physical properties of the basic of gel toothpaste affect the quality, safety, and quality both during storage or usage. The stability characteristics of the basic of gel toothpaste is much influenced by the viscosity and rheology preparations.
In this study is used a factorial design method with 3 factors and 2 level
3
by using 8 (2 ) kind of formula with each formula is replicated 3 times. Data were analyzed using a software which is called design expert 7.0.0. The measured response are the response of viscosity, viscosity shift after storage for a month, and the extrudability.
Results showed the response of viscosity (p-value = 0.0049) and a shift in the viscosity (p-value = 0.0431) had a statistically significant equation model (p-value <0.05), whereas the response extrudability (p-value = 0.1834) equation is not statistically significant. The dominant factor in the response is the viscosity of CMC-Na 10%, while for a response shift in viscosity, the dominant factor is the interaction of CMC-Na 10%, glycerol, and polyethylen glycol 400. In response extrudability, these factors can not be used to determine the optimum composition of the area because the equation is not statistically significant.
Key Words : CMC-Na 10%, glycerin, polyethylen glycol 400, basic of gel toothpaste, design factorial.
BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Pasta gigi merupakan suatu sediaan yang selalu digunakan oleh semua
orang setiap hari, baik itu pasta gigi yang mengandung obat ataupun yang hanya digunakan untuk kosmetik. Pasta gigi dapat dibuat dalam beberapa bentuk seperti pasta ataupun gel. Dalam penelitian ini, dibuat pasta gigi yang berbentuk gel, atau sering disebut gel toothpaste, yang merupakan sediaan pasta gigi berbentuk (berbasis) gel yang berfungsi untuk merawat dan menjaga kesehatan gigi. Gel memiliki warna yang cenderung jernih atau transparan dan memiliki
toothpaste
tekstur yang halus serta dalam penggunaannya dapat memberi sensasi rasa sejuk di mulut karena pembawanya sebagian besar adalah air, selain itu juga dari segi estetika lebih diterima karena warnanya yang transparan menjadi daya tarik tersendiri (Anonim, 2009). Gel merupakan sistem semi solid yang tersusun dari molekul anorganik kecil atau molekul organik besar yang terpenetrasi oleh suatu cairan (Anonim, 1995).
Stabilitas dan sifat fisis dari sediaan gel toothpaste sangat penting untuk diperhatikan, dimana sediaan gel toothpaste stabilitas dan sifat fisisnya sangat dipengaruhi oleh sifat alir (rheology) dari sediaan yang terbentuk. Dimana parameter dari stabilitas sediaan gel toothpaste dilihat berdasarkan parameter pergeseran viskositas, sedangkan untuk parameter sifat fisis sediaan gel toothpaste karena itu, perlu dilakukan penelitian mengenai basis sediaan gel toothpaste, karena bila basis sediaan gel toothpaste yang dihasilkan memiliki kestabilan dan sifat fisis yang baik, maka bila basis sediaan gel toothpaste tersebut ditambah dengan zat aktif yang kompatibel akan menghasilkan sediaan gel toothpaste yang memiliki stabilitas dan sifat fisis yang baik. Dengan demikian, penulis melakukan penelitian tentang pengaruh penambahan Sodium Carboxy Methyl Cellulose (CMC-Na) sebagai gelling agent dengan konsentrasi 10% dan gliserol serta
polyethylen glycol 400 sebagai humectant terhadap sifat fisis basis sediaan gel
toothpaste yang akan dibuat. Dari penelitian ini, diharapkan akan dihasilkan
model persamaan statistik yang signifikan, dengan demikian dapat ditentukan faktor yang dominan dalam menentukan respon yang diinginkan dan persamaan desain faktorial yang dihasilkan dapat digunakan untuk memprediksi komposisi ketiga faktor bahan dalam pembuatan basis sediaan gel toothpaste untuk menghasilkan respon yang dikehendaki. Dalam penelitian ini, digunakan Sodium
Carboxy Methyl Cellulose (CMC-Na) 10% sebagai gelling agent karena CMC-Na
memiliki gugus natrium yang dapat mengikat air (terhidrasi) tanpa perlu pemanasan, sehingga bila dibandingkan dengan Carboxy Methyl Cellulose (CMC) waktu yang dibutuhkan untuk mengembang menjadi struktur gel yang baik menjadi lebih singkat. Karakteristik gel yang dibentuk oleh CMC-Na memiliki kestabilan secara fisika dan kimia pada rentang pH antara 5-10 (Allen, 2005).
Dengan kata lain, penggunaan CMC-Na untuk basis sediaan gel
toothpaste tidak dibutuhkan waktu yang lama untuk proses pengembangan, formula untuk basis sediaan gel toothpaste ini, tidak dibutuhkan agen pembasa mengingat tempat aplikasi dari sediaan gel toothpaste tersebut berada di mulut dengan rentang pH 6-7 (Anonim, 2009), demikian juga halnya selama penyimpanan tetap didapatkan pH yang tetap karena rentang pH (kestabilan) dari CMC-Na yang luas yaitu sekitar 5-10 (Allen, 2002). Pada penelitian ini, CMC-Na 10% dikombinasikan dengan gliserol dan polyethylen glycol 400 sebagai
humectant . CMC-Na yang termasuk dalam golongan hydrogel dengan
penambahan gliserol akan meningkatkan kebasahan sehingga tekstur gel yang terbentuk akan menjadi lembab dan lembut (Allen, 2005). Dengan demikian, dihasilkan sediaan gel toothpaste yang nyaman saat diaplikasikan. Bila hanya digunakan satu macam humectant (tanpa adanya kombinasi) maka basis sediaan
gel toothpaste yang terbentuk kurang baik, karena cenderung akan membentuk
struktur gel yang terlalu kental dan tidak nyaman saat diaplikasikan. Oleh karena itu, dalam formula basis sediaan gel toothpaste ini ditambahkan pula polyethylen
glycol 400 sebagai humectant yang sifat pemeriannya agak sedikit lebih cair bila
dibandingkan dengan gliserol (Anonim, 2009). Diharapkan dengan adanya kombinasi dari dua macam humectant, akan membuat tekstur gel yang lebih baik dan nyaman untuk digunakan. Digunakan polyethylen glycol 400 dalam formula basis sediaan gel toothpaste ini karena polyethylen glycol 400 juga dapat meningkatkan ikatan struktur gel yang terbentuk karena polyethylen glycol 400 memiliki gugus hydrophilic (gugus
- –OH) yang dapat berikatan kuat dengan struktur gel yang terbentuk yang sebagian besar penyusunnya adalah air (Anonim,
Di samping itu, pada penelitian ini digunakan CMC-Na 10 %, gliserol, dan polyethylen glycol 400 karena sebagian besar dalam formula gel toothpaste komponen penyusun terbesarnya adalah gelling agent dan humectant. CMC-Na 10% digunakan sebagai gelling agent dalam penelitian ini, dan untuk humectant dalam penelitian ini digunakan kombinasi dari gliserol dan polyethylen glycol
400 . Sebagian besar komponen penyusun dalam sediaan gel toothpaste adalah
gelling agent dan humectant (Lieberman, Lachman, dan Schwatz, 1996).Peningkatan kecepatan geser (shearing rate) akan mengakibatkan viskositas menjadi semakin turun sehingga gel toothpaste akan menjadi encer dan mudah mengalir sehingga stabilitas sediaan menurun selama penyimpanan dan menyebabkan ketidaknyamanan saat penggunaan (pengaplikasian). Hal ini merupakan pertimbangan stabilitas fisis yang harus diperhatikan sehingga basis sediaan gel toothpaste yang dihasilkan stabil selama penyimpanan atau dengan kata lain tidak mengalami perubahan konsistensi selama penyimpanan (Amiji dan Sandmann, 2003). Oleh karena itu, respon yang akan diukur sehubungan dengan stabilitas sediaan yang terbentuk adalah respon viskositas, pergeseran viskositas, dan extrudability. Diharapkan dengan didapatkan respon yang baik akan meningkatkan keamanan dan kenyamanan saat pemakaian sediaan gel toothpaste tersebut.
Pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan metode dapat menentukan area optimum dari sifat fisis basis sediaan gel toothpaste yang dihasilkan dengan penambahan CMC-Na 10% sebagai gelling agent serta gliserol dan polyethylen glycol 400 sebagai humectant, serta dapat mengetahui efek yang dominan dari ketiga faktor (masing-masing) dan interaksi antara ketiga faktor tersebut dalam membentuk sifat fisis basis sediaan gel toothpaste yang baik dan optimum. Efek yang dominan dari masing-masing faktor atau dari interaksi antara ketiga faktor perlu diketahui agar dalam penambahannya dalam formula perlu mendapatkan perhatian, mengingat bila didapatkan model persamaan statistik yang signifikan, maka penambahan sedikit saja faktor yang dominan akan menghasilkan respon yang berbeda, hal ini dikarenakan faktor atau interaksi yang dominan, memiliki kontribusi yang paling besar dalam menentukan respon yang dikehendaki atau diinginkan.
1. Permasalahan
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan suatu permasalahan sebagai berikut: a. Bagaimana pengaruh penambahan CMC-Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan polyethylen glycol 400 sebagai humectant terhadap sifat fisis basis sediaan gel toothpaste?
b. Apakah masing-masing faktor atau interaksi dari faktor-faktor tersebut mempengaruhi sifat fisis basis sediaan gel toothpaste yang terbentuk?
2. Keaslian Penelitian
Sejauh penelusuran pustaka yang dilakukan oleh penulis, penelitian
polyethylen glycol 400 sebagai humectant terhadap sifat fisis basis sediaan gel
toothpaste dengan aplikasi desain faktorial belum pernah dilakukan sebelumnya.
3. Manfaat Penelitian
a. Manfaat teoritis. Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi tentang pengaruh penambahan CMC-Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan
polyethylen glycol 400 sebagai humectant terhadap sifat fisis basis sediaan gel
toothpaste .b. Manfaat praktis. Dengan penelitian ini diharapkan memberi gambaran sifat fisis basis sediaan gel toothpaste yang baik kepada masyarakat melalui parameter viskositas, pergeseran viskositas dan extrudability.
B. Tujuan Penelitian 1.
Tujuan umum
Untuk mengetahui pengaruh penambahan CMC-Na 10% sebagai gelling
agent , gliserol dan polyethylen glycol 400 sebagai humectant terhadap sifat fisis
basis sediaan gel toothpaste dengan aplikasi desain faktorial.2. Tujuan khusus
Untuk mengetahui faktor atau interaksi yang dominan dan signifikan dalam menentukan respon sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel toothpaste yang dihasilkan.
BAB II PENELAAHAN PUSTAKA A. Gel Toothpaste Gel toothpaste merupakan sediaan semi solid (padat) yang berbasis gel
yang mempunyai fungsi sama dengan pasta gigi yaitu untuk membantu merawat, menjaga kesehatan gigi, dan membersihkan gigi (Anonim, 2009). Karakteristik dari gel toothpaste yaitu sediaan gel toothpaste memiliki warna cenderung jernih atau transparan dan memiliki tekstur yang halus serta dalam penggunaannya dapat memberi sensasi rasa sejuk karena adanya mekanisme evaporasi (penguapan) yang ditimbulkan oleh adanya alkohol. Dengan sebagian besar pembawanya adalah air, menyebabkan gel toothpaste mudah hilang atau mudah dibilas pada saat pengaplikasian. Dan dilihat dari sisi acceptabiltasnya, bentuk sediaan gel
toothpaste lebih dapat diterima karena gel toothpaste memiliki karakteristik
tekstur yang halus dan memiliki warna yang jernih (transparan) sehingga terlihat lebih menarik (Anonim, 2009).
Gambar 1. Sediaan gel toothpaste (Anonim, 2009)
B. Gel 1.
Definisi dan klasifikasi gel
Gel merupakan sistem semisolid terdiri dari suspensi yang dibuat dari partikel anorganik kecil atau molekul organik besar, terpenetrasi oleh suatu cairan (Anonim, 1995). Gel mempunyai sistem semi kaku di mana pergerakan medium dispersinya terbatas karena adanya jalinan struktur tiga dimensi dari partikel atau makromolekul terdispersi (Allen dan Loyd, 2002).
Secara umum, ada dua sistem klasifikasi gel. Klasifikasi pertama membagi gel berdasarkan gelling agentnya, yaitu (i) inorganik yang merupakan sistem dua fase, (ii) organik yang merupakan sistem satu fase. Klasifikasi kedua membagi gel berdasarkan solvennya, yaitu (i) hidrogel (inorganik, gum alam, dan sintetik, serta organik), (ii) organogel (tipe hidrokarbon, lemak minyak atau hewan, organogel hidrofilik) (Allen, 2002).
2. Mekanisme pembentukan gel
Ketika gel didispersikan ke dalam pelarut yang sesuai, zat yang berfungsi sebagai gelling agent akan saling berikatan atau tumpang tindih membentuk suatu struktur koloid seperti jaring atau simpul-simpul tiga dimensi (three-dimensional
network ). Jaring atau network tersebut kemudian menangkap dan mencegah
bergeraknya molekul-molekul pelarut (Osborne, 1990).Konsistensi gel yang terbentuk disebabkan adanya gelling agent (thickening) yang pada umumnya adalah polimer, dan membentuk struktur tiga dimensi. Kekuatan inter-molekul mengikat molekul solven pada jaringan polimer sehingga mobilitas molekul tersebut menurun, maka terbentuk suatu struktur sistem gel (Barel, Paye, dan Maibach, 2001).
3. Karakteristik gel
Beberapa sistem gel biasanya transparan, tetapi ada juga yang keruh karena ada bahan-bahan yang tidak terdispersi secara molekuler (Allen dan Loyd, 2002). Sifat umum yang diinginkan dari sediaan semi solid adalah dapat diterima oleh konsumen karena memiliki sifat tertentu, yaitu mudah dikeluarkan dari wadah, sensasinya ketika kontak dengan tempat aplikasi, kemampuan melekat pada tempat aplikasi selama waktu tertentu sebelum dibilas, residu yang tidak meninggalkan rasa lengket setelah aplikasi dan efikasi klinis yang terkait dengan pelepasan obat dan absorpsi. Hal ini terkait dengan daya sebar dan stabilitas sediaan, sehingga perlu diperhatikan dalam formulasinya (Garg, et al., 2002).
a. Daya sebar. Daya sebar berhubungan dengan sudut kontak tiap tetes cairan atau preparasi semisolid yang berhubungan langsung dengan koefisien friksi. Faktor yang mempengaruhi daya sebar adalah formulanya kaku atau tidak, kecepatan dan lama tekanan yang menghasilkan kelengketan, temperature pada tempat aksi. Kecepatan penyebaran bergantung pada viskositas formula, kecepatan evaporasi pelarut dan kecepatan peningkatan viskositas karena evaporasi (Garg, et all, 2002).
b. Stabilitas sediaan gel. Suatu formulasi pasta gigi harus stabil hingga saat timbul waktu kadaluwarsa, dimana mencapai waktu 3 tahun (Lieberman,
et.al ., 1996). Sediaan tersebut harus satu fase (tidak terpisah), kekentalan
(viskositas) harus terjaga, dan pH harus terjaga hingga batas waktu kadaluwarsa.Formulasi harus disesuaikan dengan prosedur uji termasuk uji kondisi dipercepat dan uji selama waktu penyimpanan sediaan tersebut. Sediaan uji harus dievaluasi untuk menjamin bahwa sediaan tersebut memiliki karakteristik yang diinginkan. Pengujian harus dilakukan agar dapat menjamin stabilitas fisik pasta gigi tetap dalam keadaan baik sama seperti stabilitas kimia dari bahan-bahan yang digunakan (Lieberman, et.al., 1996).
Sama seperti bentuk sediaan lain, stabilitas adalah kemampuan suatu pasta gigi untuk dapat mempertahankan karakteristik penting yang dibutuhkan agar tidak berubah selama penggunaan dan penyimpanan hingga waktu kadaluwarsanya. Pengujian harus dilakukan agar dapat menjamin stabilitas fisik pasta gigi tetap dalam keadaan baik sama seperti stabilitas kimia dari bahan-bahan yang digunakan (Lieberman, et.al., 1996).
Karakteristik fisik dengan data kuantitatif dapat digunakan sebagai pertimbangan evaluasi. Karakteristik tersebut harus mencakup penampilan sediaan, warna, keseragaman, rasa, berat jenis, pH, dan viskositas. Parameter- parameter tersebut harus direkam untuk setiap stabilitas pada kondisi penyimpanan dengan interval waktu tertentu (Lieberman, et.al., 1996).
Secara umum, pengujian stabilitas untuk pasta gigi terdiri dari penempatan sampel dengan berat tertentu, analisis secara kimia, dan menjamin karakteristik fisik pada penyimpanan suhu kamar, 5°C, 37°C, dan 45°C dengan interval waktu penyimpanan 1 minggu, 1 bulan, 3 bulan, dan 6 bulan (Lieberman,
et.al ., 1996).
1) Sifat Alir (Rheology)
Rheology
berasal dari bahasa Yunani yaitu “Rheo” yang berarti “aliran” dan “Logos” yang berarti “ilmu” sehingga rheology mendefinisikan aliran suatu cairan (sifat alir). Viskositas adalah suatu besaran yang menunjukkan ketahanan suatu cairan untuk dapat mengalir. Semakin tinggi viskositas maka tahanan suatu cairan untuk dapat mengalir semakin besar pula. Rheology sangat berperan dalam aplikasi formulasi sediaan farmasi seperti emulsi, pasta, supositoria dan tablet salut (Martin, Swarbrick, dan Cammarata, 1983).
Sifat Alir Newtonian, menunjukkan hubungan linier antara gaya geser (Shear Stress) dengan kecepatan geser.
F v
A x
....................(1) Pemberian suatu gaya (F) pada suatu unit area (A) tertentu dikenal sebagai gaya geser (Shear Stress). Newton menyatakan bahwa
( v ) suatu material pada suatu jarak tertentu ( x ) maka akan
velocity
menyebabkan terjadinya perpindahan material tersebut yang proporsional dengan gaya geser. Perubahan velocity pada jarak tertentu dikenal sebagai kecepatan geser (Rate of Share). Berdasarkan persamaan tersebut maka digunakan rumus:
F
( v / r )
A
………………(2) Dimana dikenal sebagai koefisien viskositas dari cairan tipe Newtonian (Amiji dan Sandmann, 2003).
Sifat Alir Non-Newtonian, menunjukkan hubungan antara gaya geser terhadap kecepatan geser yang berkebalikan. Ada 3 macam tipe sifat alir Non-Newtonian yaitu tipe plastis, pseudoplastis dan dilatan (Amiji dan Sandmann, 2003).
Tipe plastis menunjukkan suatu situasi dimana tidak terdapat perubahan suatu aliran selama pemberian gaya tertentu hingga tercapai titik transisi. Titik transisi tersebut dikenal sebagai Yield Value yaitu nilai minimal gaya geser yang dibutuhkan suatu sistem untuk dapat berdeformasi dan mulai mengalir (Amiji dan Sandmann, 2003).
Berbeda dengan tipe plastis, tipe pseudoplastis menunjukkan suatu situasi dimana sistem akan terdeformasi dan mengalir (terjadi perubahan viskositas) segera setelah diberikan gaya geser dan akan kembali ke keadaan semula ketika pemberian suatu gaya geser dihentikan (Amiji dan Sandmann, 2003). Cairan dengan tipe
pseudoplastis akan mengalami penurunan viskositas dengan semakin bertambahnya gaya geser (Martin, et.al., 1983).
Sejumlah produk farmasi, termasuk gum alam dan sintetis antara lain dispersi tragacanth; sodium alginate; dan methylcellulose dalam cairan menunjukkan sistem sifat alir pseudoplastis (Martin, et.al ., 1983).
2) Viskositas Viskositas adalah suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir; makin tinggi viskositas maka makin besar tahanannya
(Martin, et.al., 1993). Viskositas, elastisitas dan rheology merupakan karakteristik formulasi yang penting dalam produk akhir sediaan semisolid. Viskositas sediaan ditingkatkan oleh bahan baku yang digunakan secara umum, misalnya polimer yang memiliki tingkat viskositas tertentu (Donovan & Flanagan, 1996). Semakin tinggi viskositas, maka tahanan suatu cairan untuk dapat mengalir semakin besar pula. Rheology sangat berperan dalam aplikasi formulasi sediaan farmasi seperti emulsi, pasta, suppositoria, dan tablet salut (Martin,
et.al ., 1983).
3) Pergeseran Viskositas Perubahan viskositas sediaan dari waktu ke waktu perlu menjadi perhatian utama, karena viskositas merupakan hal yang penting dalam mempengaruhi stabilitas dan karakteristik sediaan. Beberapa faktor bertanggung jawab dalam perubahan viskositas dispersi selama penyimpanan. Faktor tersebut antara lain bahan-bahan yang dapat meningkatkan viskositas atau interaksi bahan tersebut dengan sistem dispersi. Faktor lain yang dapat berpengaruh yaitu agregasi partikel yang tidak tergantung pada kandungan polimer, meskipun polimer dapat mengurangi kecepatan perubahan ukuran partikel (Zatz, Berry, dan Alderman, 1996).
Gel juga menunjukkan ketidakstabilan gel seperti fenomena sineresis yang diindikasikan dengan tekanan keluar dari cairan interstitial (Nairn, 1997) sehingga cairan tersebut terkumpul pada permukaan gel. Sineresis tidak hanya terjadi pada hidrogel organik tetapi juga pada organogel dan hidrogel inorganik. Pada umumnya, sineresis menyebabkan penurunan konsentrasi polimer (Zatz dan Kushla, 1996).
4) Extrudability
Uji extrudability dilakukan untuk mengetahui kemampuan dari sediaan gel toothpaste untuk keluar atau mengalir dari tube yang dipakai dengan menggunakan beban tertentu dengan penambahan pemberian beban setiap 100 gram sehingga dapat diperoleh data kuantitatif yang menunjukkan kemampuan suatu sediaan gel toothpaste untuk keluar dari tube (mengalir) (Lieberman, et.al., 1996).
C. Gelling Agent
Gelling agent adalah gum alam atau sintetis, resin, atau hidrokoloid lain
yang digunakan di dalam formulasi pasta gigi untuk menjaga konstituen cairan dan padatan dalam suatu bentuk pasta yang halus. Gelling agent meningkatkan viskositas dari fase cairan dan mencegah pengeluaran cairan dari pasta. Secara umum, gelling agent digunakan dalam konsentrasi 0.9% sampai dengan 2.0% pada formulasi pasta gigi. Gelling agent yang sering digunakan antara lain
®
Carbopol dan Sodium Carboxy Methyl Cellulose (CMC-Na) (Lieberman, et.al., 1996).
Pada penelitian ini digunakan CMC-Na sebagai gelling agent. CMC-Na adalah polimer sintetik dengan berat molekul besar yang terdiri atas rantai silang antara asam akrilat dengan alil sukrosa atau alil eter dari pentaerythritol. Pemeriannya adalah tidak berwarna, asam, halus, serbuk higroskopis dengan bau khas. CMC-Na mengandung 52%-68% gugus asam karboksilat (COOH) dalam
5
bentuk kering. Berat molekul teoritis CMC-Na adalah 7x10 sampai dengan
9
4x10 . Secara umum, polimer CMC-Na dengan kekentalan dan kekakuan rendah memiliki nilai kelembaban yang tinggi. Sebaliknya polimer CMC-Na dengan kekentalan dan kekakuan yang tinggi akan mempunyai nilai kelembaban yang rendah (Rowe, Sheskey, dan Quinn, 2009).
CMC-Na tergolong dalam klasifikasi hydrogel dimana merupakan
hydrogel yang terbentuk dari gum sintetik. Pada gel yang polar, polimer alam atau
sintetik yang digunakan pada konsentrasi rendah (biasanya di bawah 10%) membentuk matriks tiga dimensi melalui cairan hidrofilik. Sistem yang terbentuk mungkin jernih ataupun keruh, karena gelling agent yang digunakan tidak terlarut sempurna atau terbentuknya agregat. Hydrogel dideskripsikan sebagai sistem dua komponen yaitu (i) substansi polimer hidrofilik tetapi tidaklarut air, merupakan polimer jaringan tiga dimensi, dan (ii) air (Zats dan Kushla, 1996). Hydrogel adalah sistem hidrofilik yang utamanya terdiri dari 85-95% air atau campuran
aqueous-alcoholic dan gelling agent. Polimer organik yang biasa digunakan
antara lain asam poliakrilat (carbopol), sodium carboxy methyl cellulose (CMC-