PENGARUH PENAMBAHAN SODIUM CARBOXYMETHYLCELLULOCE (CMC Na) 10 SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN SORBITOL SEBAGAI HUMECTANT TERHADAP SIFAT FISIS BASIS SEDIAAN GEL TOOTHPASTE: APLIKASI DESAIN FAKTORIAL SKRIPSI

  

PENGARUH PENAMBAHAN SODIUM CARBOXYMETHYLCELLULOCE

(CMC Na) 10% SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN

SORBITOL 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:

  Benidictus Robby Wilson NIM : 078114064

FAKULTAS FARMASI

  

PENGARUH PENAMBAHAN SODIUM CARBOXYMETHYLCELLULOCE

(CMC Na) 10% SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN

SORBITOL 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:

  Benidictus Robby Wilson NIM : 078114064

FAKULTAS FARMASI

  H ALAMAN PERSEMBAH AN

  Dukunglah ambisimu dengan penyerahan diri secara utuh, kegairahan tanpa batas, dan tekad untuk menang yang tak mengenal istilah gagal (Orison Swett Marden)

  The best is not the one who wins all the times, but the one who gets up on his/her feet everytime he/she falls

  Karya ini kupersembahkan untuk: Jesus Christ, for the blessed

  Mama-Papaku, Ungkapan rasa hormat dan baktiku

  Alm.Uncle Gwan and Aunt Tjioe, Josephin, Arthur and Jessica Adik-adikku, Saudara-saudaraku,

  

PRAKATA

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat yang senantiasa diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul “Pengaruh Penambahan Sodium

  

Carboxymethylcelluloce (CMC Na) 10% sebagai Gelling Agent, Gliserol dan

  Sorbitol sebagai Humectant terhadap Sifat Fisis Basis Sediaan Gel Toothpaste: Aplikasi Desain Faktorial” sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) pada Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Penulis menyadari bahwa sejak awal masa perkuliahan hingga masa penyusunan skripsi ini, penulis telah mendapat bantuan dari berbagai pihak baik bantuan doa, dorongan, semangat, kritik, maupun saran. Oleh sebab 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, M.Sc., Apt. selaku dosen Pembimbing Skripsi atas kesediaan memberikan pengajaran, bimbingan, masukan, kritik, dan saran.

  3. Dewi Setyaningsih, M.Sc., Apt. selaku dosen penguji yang telah berkenan memberikan kritik serta saran yang membangun.

  4. Agatha Budi Susiana L., M.Si., Apt. selaku dosen penguji yang telah berkenan memberikan kritik dan saran yang membangun serta bimbingan dalam

  5. CM. Ratna Rini Nastiti, M.Pharm., Apt. selaku Kaprodi Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  6. Segenap dosen Fakultas Farmasi Sanata Dharma atas segala pengajaran dan bimbingannya selama perkuliahan.

  7. Pak Musrifin, Mas Agung, Mas Ottok, Mas Kunto, Mas Parlan, Om Bim atas segala bantuan dan kerja sama selama penulis melakukan penelitian.

  8. Orangtua, Alm.Om Gwan, Aunt Tjioe, Josephine, Arthur, Jessica, dan Adik- adikku tercinta atas doa, kasih sayang, dan dukungannya.

  9. V. Julius Marco H. rekan kerja selama penelitian, penyusunan skripsi, dan selama perkuliahan. Terima kasih atas segala masukan, semangat, dan kebersamaan yang telah diberikan.

  10. Teman-teman FST 2007, teman-teman kelas B 2007, dan semua teman-teman Farmasi atas segala kebersamaan dan kekompakannya.

  11. Teman-teman BJ Kost atas kekompakan dan kebersamaannya setiap hari.

  12. Semua pihak dan teman-teman yang telah membantu dan tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.

  Penulis juga menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini oleh karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis. Oleh sebab itu penulis mengharapkan kesediaan pembaca untuk memberikan saran dan kritik yang membangun. Akhir kata, semoga segala informasi yang ada dalam skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL....................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................ ii HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................iii HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  ILMIAH ......................................................................................................... v PRAKATA.................................................................................................... vi PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .....................................................viii DAFTAR ISI................................................................................................. ix DAFTAR TABEL........................................................................................ xii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................xiii DAFTAR LAMPIRAN............................................................................... xiv

  INTISARI..................................................................................................... xv

  

ABSTRACT.................................................................................................. xvi

  BAB I PENGANTAR .................................................................................... 1 A. Latar Belakang .......................................................................................... 1 B. Perumusan Masalah................................................................................... 4 C. Keaslian Penelitian .................................................................................... 4 D. Manfaat Penelitian .................................................................................... 5

  A. Definisi Toothpaste ................................................................................... 6

  1. Gel berdasarkan dispersi padatan .......................................................... 7

  2. Gel berdasarkan polimer hidrofilik ....................................................... 8

  B. Gelling Agent............................................................................................. 9

  C. Humectant ............................................................................................... 11

  1. Sorbitol ................................................................................................ 12

  2. Gliserol ................................................................................................ 13

  D. Stabilitas Toothpaste ............................................................................... 13

  1. Sifat Alir (Rheology) ........................................................................... 14

  2. Extrudability........................................................................................ 17

  E. Metode Desain Faktorial.......................................................................... 17

  F. Landasan Teori ........................................................................................ 19

  G. Hipotesis.................................................................................................. 20

  BAB III METODE PENELITIAN .............................................................. 21 A. Jenis Rancangan Penelitian ..................................................................... 21 B. Variabel Penelitian .................................................................................. 21 C. Definisi Operasional................................................................................ 21 D. Alat dan Bahan Penelitian ....................................................................... 23 E. Tata Cara Penelitian................................................................................. 23

  1. Formula Gel Toothpaste...................................................................... 23

  2. Pembuatan Gel Toothpaste.................................................................. 25

  b. Uji extrudability.............................................................................. 27

  F. Analisis Hasil .......................................................................................... 27

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 28 A. Formulasi Basis Gel Toothpaste ............................................................. 28 B. Pengaruh Faktor terhadap Respon Viskositas, Pergeseran Viskositas dan Extrudability berdasarkan Desain Faktorial ..................................... 31

  1. Respon Viskositas ............................................................................... 32

  2. Respon Pergeseran Viskositas............................................................. 38

  3. Respon Extrudability........................................................................... 42

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN....................................................... 47 A. Kesimpulan ............................................................................................. 47 B. Saran ........................................................................................................ 47 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 48 LAMPIRAN................................................................................................. 50 BIOGRAFI PENULIS ................................................................................. 63

  DAFTAR TABEL

  Tabel I. Rancangan percobaan desain faktorial tiga faktor dan dua aras........18 Tabel II. Formula gel toothpaste menurut Lieberman H.A. et al., 1996 ........24 Tabel III. Formula gel toothpaste hasil modifikasi.........................................24 Tabel IV. Persentase aras tinggi dan aras rendah faktor komposisi................25 Tabel V. Rancangan percobaan desain faktorial.............................................25 Tabel VI. Data pengujian respon viskositas....................................................33 Tabel VII. Data nilai efek respon viskositas ...................................................33 Tabel VIII. Data respon pergeseran viskositas 30 hari penyimpanan.............39 Tabel IX. Data nilai efek respon pergeseran viskositas ..................................40 Tabel X. Data respon extrudability .................................................................42 Tabel XI. Data nilai efek respon extrudability................................................43 Tabel XII. Data perbandingan respon viskositas dan respon extrudability ....45

  DAFTAR GAMBAR

  Gambar 1. Diagram interaksi antar polimer gel tipe 1........................................ 8 Gambar 2. Diagram interaksi antar polimer gel tipe 2........................................ 9 Gambar 3. Struktur CMC Na ............................................................................ 10 Gambar 4. Struktur sorbitol............................................................................... 12 Gambar 5. Struktur gliserol............................................................................... 13 Gambar 6. Hasil pengolahan data pareto respon viskositas.............................. 34 Gambar 7. Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon viskositas........... 35 Gambar 8. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan sorbitol pada aras rendah gliserol terhadap respon viskositas..................................... 36 Gambar 9. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan sorbitol pada aras tinggi gliserol terhadap respon viskositas ...................................... 36 Gambar 10. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan gliserol pada aras rendah sorbitol terhadap respon viskositas .................................... 37 Gambar 11. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan gliserol pada aras tinggi sorbitol terhadap respon viskositas ...................................... 37 Gambar 12. Hasil pengolahan data pareto respon pergeseran viskositas.......... 40 Gambar 13. Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon pergeseran viskositas...................................................................................... 41 Gambar 14. Hasil pengolahan data pareto respon extrudability ....................... 43

  DAFTAR LAMPIRAN

  Lampiran 1. Pengolahan data respon viskositas .......................................... 51 Lampiran 2. Pengolahan data respon pergeseran viskositas ........................ 54 Lampiran 3. Pengolahan data respon extrudability...................................... 56 Lampiran 4. Dokumentasi............................................................................ 58

  

INTISARI

  Tujuan penelitian eksperimental ini adalah mengetahui pengaruh penambahan gliserol dan sorbitol sebagai humectant serta CMC Na 10% sebagai

  

gelling agent terhadap sifat fisis basis sediaan gel toothpaste, yang meliputi

extrudability , viskositas, dan pergeseran viskositas. Stabilitas sifat fisis sediaan

gel toothpaste mempengaruhi keamanan dan kualitas sediaan baik selama

penyimpanan maupun penggunaan.

  Pada penelitian digunakan metode desain faktorial dua aras (aras rendah dan aras tinggi) dan tiga faktor (gliserol, sorbitol, dan CMC Na 10%) dengan 8 jenis formula dan dilakukan replikasi masing-masing sebanyak 3 kali. Data dianalisis menggunakan software Design Expert 7.0. Respon yang diukur dalam penelitian ini adalah extrudability, viskositas, dan pergeseran viskositas setelah 1 bulan penyimpanan.

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa interaksi CMC Na 10% sebagai

  

gelling agent , gliserol dan sorbitol sebagai humectants berpengaruh signifikan

  terhadap respon viskositas dengan nilai Prob.F sebesar 0,0096 (<0,05) namun tidak berpengaruh signifikan terhadap respon pergeseran viskositas, dan

  

extrudability . Faktor CMC Na 10% dan faktor sorbitol dominan dalam

mempengaruhi respon viskositas.

  Kata kunci: CMC Na 10%, gliserol, sorbitol, gel toothpaste, desain faktorial

  

ABSTRACT

  The aim of this experimental research is to know the effect of adding gliserol and sorbitol as humectant also CMC Na 10% as gelling agent to physical properties of gel toothpaste base, such as extrudability; viscosity; and shifting of viscosity. The physical properties stability of gel toothpaste dosage form will affect safety and quality for dosage form during store or use time.

  The research used design factorial method two level (high level and low level) and three factor (gliserol, sorbitol, and CMC Na 10%) with eight type of formula and three replicate for each. The data analyzed with Design Expert

  

Software 7.0 . The respond counted for the research is extrudability; viscosity; and

shifting of viscosity after a month store.

  The results showing that interaction CMC Na 10% as gelling agent, gliserol and sorbitol as humectants significantly affect to viscosity respond with value of Prob > F is 0,0096 (<0,05) but not significant to shifting of viscosity respond and extrudability respond. Factor CMC Na 10% and sorbitol dominant to affect viscosity respond.

  Key words: CMC Na 10%, gliserol, sorbitol, gel toothpaste, factorial design

BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Pasta gigi telah digunakan dan beredar secara luas di masyarakat. Produk

  pasta gigi tersebut harus memenuhi karakteristik penting suatu pasta gigi meliputi konsistensi, abrasiveness, penampilan, kemampuan membentuk busa, rasa, stabilitas dan keamanan. Karakteristik penting tersebut akan menjamin kenyamanan dan keamanan pasta gigi selama digunakan maupun disimpan oleh konsumen. Suatu basis pasta gigi perlu diformulasikan dengan komposisi bahan secara tepat supaya memberikan konsistensi, abrasiveness, penampilan, kemampuan membentuk busa, rasa, stabilitas dan keamanan yang sesuai dengan persyaratan.

  Formula pasta gigi secara umum terdiri atas abrasive, bahan pengikat (binders), surfaktan, humectant, pemanis, perasa, pewarna, pengawet, zat aktif, dan zat tambahan lain. Basis gel toothpaste yang baik sangat dipengaruhi oleh komposisi gelling agent dan humectant karena hampir sebagian besar komponen penyusun dari sediaan gel toothpaste adalah gelling agent dan humectant. Pasta gigi gel transparan diformulasikan dengan komponen humectant mencapai 80% dari jumlah total formula (Lieberman H.A. Rieger M.M. dan Banker G.S., 1996).

  Hal ini didasarkan pada sifat gelling agent sebagai agen pengikat (binder) yang

  

gel toothpaste dengan cara mempertahankan kelembaban sistem gel toothpaste

karena dapat mengikat air dari lingkungan supaya masuk ke dalam sistem sediaan.

  Umumnya sediaan pasta gigi yang beredar di masyarakat berbentuk pasta. Dalam penelitian ini sediaan dibuat dengan bentuk gel. Pemilihan bentuk gel ini berdasarkan keuntungan yang tidak diperoleh dalam bentuk pasta yakni ada sensasi rasa dingin (akibat evaporasi alkohol dengan air secara bersamaan ketika diaplikasikan) dan memiliki organoleptis yang menarik yaitu transparan (jernih) sehingga lebih diterima oleh masyarakat dari segi estetika.

  Penelitian ini menggunakan humectant sebagai salah satu variabel yang diteliti sebab menurut pendapat Rowe R.C. Sheskey P.J. dan Quinn M.E., 2009 bahwa penggunaan kedua jenis humectant dalam suatu sistem dispersi dapat meningkatkan stabilitas dari sediaan tersebut. Humectant akan mencegah kehilangan lembab dan kekeringan dari pasta gigi sehingga stabilitas terjaga. Penggunaan humectant sebagai faktor penelitian supaya diketahui seberapa besar nilai efek humectant dalam mempengaruhi sifat fisis sediaan serta supaya dihasilkan sediaan basis gel toothpaste dengan konsistensi, abrasiveness, penampilan, kemampuan membentuk busa, rasa, stabilitas dan keamanan yang baik. Dalam penelitian ini digunakan dua jenis humectant yaitu sorbitol dan gliserol untuk mengetahui pengaruh interaksi keduanya serta interaksinya dengan dalam menghasilkan suatu sediaan gel toothpaste dengan

  gelling agent

  karakteristik dan stabilitas sediaan (viskositas, penampilan, homogenitas, pH) kemampuan mengabsorpsi lembab yang tinggi. Sedangkan sorbitol memiliki viskositas yang lebih tinggi dibandingkan gliserol. Pertimbangan kekurangan dan kelebihan masing-masing bahan tersebut sehingga dengan kombinasi keduanya dapat meningkatkan stabilitas sediaan.

  Selain humectant, gelling agent juga dipilih sebagai variabel penelitian sebab merupakan faktor penentu dalam membentuk konsistensi sediaan dari gel

  

toothpaste . Gelling agent akan menjaga konsistensi sediaan melalui pembentukan

  struktur jaringan tiga dimensi sehingga medium dispers (air) akan terjebak di dalamnya. Terjebaknya medium dispers di dalam struktur tiga dimensi tersebut akan membuat pergerakan dari medium dispers menjadi terbatas sehingga sediaan memiliki bentuk fisik yang lebih kental (viskos). Namun semakin tinggi viskositas sediaan belum tentu memenuhi kestabilan secara fisik sebab akan mengalami kesulitan ketika sediaan tersebut hendak diaplikasikan. Oleh sebab itu perlu dilihat seberapa besar nilai efek dari gelling agent dalam mempengaruhi stabilitas fisis sediaan gel toothpaste sehingga dapat dihasilkan sediaan pasta gigi yang memiliki viskositas optimal. Pada penelitian ini gelling agent yang digunakan adalah CMC Na 10%, sebagai agen pembentuk konsistensi sediaan (viskositas). CMC Na adalah polimer alam yang merupakan derivat selulosa serta memiliki kestabilan pada rentang pH lebar yaitu 2-10. CMC Na dapat memberikan konsistensi sediaan yang tinggi hanya dengan konsentrasi kecil (1-10%).

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan pengaruh memenuhi sifat fisis yang baik meliputi extrudability (kemampuan keluar dari

  

tube ), viskositas dan pergeseran viskositas. Pendekatan yang digunakan pada

  penelitian ini adalah metode Design Factorial 2 aras dan 3 faktor. Dengan metode

  

design factorial dapat ditentukan formula dengan berbagai variasi komposisi

humectant gliserol dan sorbitol serta gelling agent CMC Na 10% sekaligus dapat

  mengetahui efek penggunaan humectant gliserol dan sorbitol, efek penggunaan

  

gelling agent CMC Na 10% serta efek interaksi ketiganya terhadap stabilitas fisis

gel toothpaste .

  B.

  

Perumusan Masalah

  Permasalahan yang akan diteliti adalah:

  1. Bagaimana pengaruh CMC Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai humectant terhadap sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel

  toothpaste ?

  2. Faktor apa yang paling signifikan dalam menentukan respon sifat fisis dan stabilitas yang dihasilkan?

  C.

  

Keaslian Penelitian

  Sejauh penelusuran yang dilakukan peneliti, penelitian mengenai pengaruh penambahan sodium carboxymethylcelluloce (CMC Na) 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai humectant terhadap sifat fisis basis

  D.

  

Manfaat Penelitian

1. Manfaat teoritis

  a. Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi tentang pengaruh CMC Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai humectant terhadap sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel toothpaste.

  b. Mengetahui faktor yang signifikan dalam mempengaruhi respon sifat fisis dan stabilitas yang dihasilkan.

2. Manfaat praktis

  Dengan penelitian ini diharapkan memberi gambaran sifat fisis basis gel

  

toothpaste yang baik kepada masyarakat melalui parameter viskositas, pergeseran

viskositas dan extrudability.

E. Tujuan Penelitian

  Tujuan dari penelitian ini adalah :

  1. Mengetahui pengaruh CMC Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai humectant terhadap sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel

  toothpaste .

  2. Mengetahui faktor yang signifikan dalam menentukan respon sifat fisis dan stabilitas yang dihasilkan.

BAB II PENELAAHAN PUSTAKA A. Definisi Toothpaste Toothpaste (pasta gigi) merupakan sistem dispersi padatan di dalam

  medium cair, yang terdiri dari air dan cairan larut dalam air, minyak, serta padatan baik yang larut maupun tidak larut. Pasta gigi dapat berupa pasta buram, gel transparan, pasta dengan garis berwarna, setengah gel atau setengah pasta, serbuk, serta cairan (Lieberman H.A. et.al., 1996).

  Pasta gigi berfungsi membersihkan permukaan gigi ketika digunakan bersama dengan sikat gigi. Pasta gigi membantu mengeluarkan partikel-partikel makanan, mengurangi plak dan kotoran, mengkilapkan permukaan gigi, dan menyegarkan nafas mulut. Zat aktif yang sering digunakan adalah fluoride yang dapat mengurangi karies gigi dengan memperkuat permukaan lapisan luar gigi (Lieberman H.A. et.al., 1996).

  Gel merupakan sistem penghantaran obat yang sempurna untuk cara pemberian yang beragam dan kompatibel dengan banyak bahan obat yang berbeda (Allen Jr. and Loyd, V., 2002). Gel adalah sistem semi padat dimana terdapat interaksi (baik fisika maupun kovalen) antara partikel koloid dengan suatu pembawa berupa cairan. Pembawa tersebut merupakan fase kontinyu dan berinteraksi dengan partikel koloid melalui struktur jaringan tiga dimensi yang terdispersi, misalnya kaolin, bentonite, atau polimer terdispersi. Terdapat dua kategori utama gel, didasarkan pada sifat alami jaringan struktur tiga dimensi yang terbentuk yaitu: (1) dispersi padatan dan (2) polimer hidrofilik (Jones, D., 2008).

1. Gel berdasarkan dispersi padatan Dibawah kondisi tertentu, padatan terdispersi dapat mengalami flokulasi.

  Bila flokulasi terjadi pada sistem gel ini maka fase kontinyu atau pembawa berupa cairan akan terdispersi dalam ruang kosong antar partikel-partikel. Interaksi yang terjadi antar partikel di dalam struktur jaringan tiga dimensi tersebut adalah van

  

der Waals (pada daerah secondary minimum), misalnya pada gel aluminium

  hidroksida menurut USP (United State Pharmacopeia). Selain interaksi van der

  

Waals , terdapat ikatan elektrostatik (misalnya pada kaolin, bentonite dan

  aluminium magnesium silicate). Partikel tersebut menunjukkan bentuk struktur

• kristal menyerupai plate (piring) dimana terdapat daerah elektronegatif (O ) dan daerah elektropositif (terjadi proses ionisasi sehingga menghasilkan ion magnesium dan ion aluminium). Interaksi-interaksi tersebut membentuk struktur jaringan tiga dimensi meskipun kekuatan interaksi antar partikel tersebut lemah sehingga dengan adanya peningkatan gaya geser (misalnya dengan adanya penggojogan) akan menyebabkan liberasi dan rusaknya struktur tiga dimensi tersebut. Ketika gaya geser dihentikan maka sistem jaringan tiga dimensi tersebut akan kembali menata diri. Sistem tersebut memiliki tipe aliran thixotropy dimana

2. Gel berdasarkan polimer hidrofilik

  Gel farmasetik sebagian besar dibuat dengan mendispersikan polimer hidrofilik ke dalam pembawa berupa cairan. Ketika terdispersi di dalam medium cairan maka polimer hidrofilik akan memiliki sifat fisis unik yaitu penggabungan diri (self-association) dari polimer-polimer tersebut dan berinteraksi dengan mediumnya. Terdapat dua tipe penggabungan diri (tipe 1 dan tipe 2) berdasarkan sifatnya yang reversibel dan irreversibel. Gel tipe 1 sering disebut sebagai hidrogel. Interaksi antar polimernya kovalen dan oleh bantuan adanya cross-link antar molekul (Jones, D., 2008).

  

Gambar 1. Diagram interaksi antar polimer gel tipe 1 (Jones, D., 2008).

  Gel tipe ini memiliki sifat fisika-kimia unik meliputi kemampuan mengabsorpsi sejumlah cairan dengan tetap mempertahankan struktur tiga dimensi, menunjukkan sifat mekanis robust yaitu kemampuan bertahan ketika terpapar pada gaya geser mencapai 1 kPa, dan memiliki fleksibilitas (Jones, D., 2008). interaksi van der Waals. Gel tipe ini memiliki sifat aliran pseudoplastis. Pemberian gaya geser akan merusak ikatan antar polimer sehingga viskositas menurun. Ketika pemberian gaya geser dihentikan maka interaksi makromolekular akan terbentuk kembali dan viskositas sediaan akan kembali pada titik keseimbangan (Jones, D., 2008).

  Gambar 2. Diagram interaksi antar polimer gel tipe 2 (Jones, D., 2008)

B. Gelling Agent

  Gelling agent digunakan sebagai bahan pengikat (binders) pada sediaan

  pasta gigi. Adanya bahan pengikat akan meningkatkan viskositas sediaan. Bahan pengikat dapat mencegah pemisahan komponen partikel padat dengan cairan (medium dispers) terutama selama penyimpanan. Penggunaan bahan pengikat juga berpengaruh terhadap kecepatan dan volume pembentukan busa, penampilan bentuk pasta gigi ketika diaplikasikan pada sikat gigi, dan kecepatan pelepasan rasa dari sediaan pasta gigi (Petrusso, A., 2010). 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 paling sering digunakan adalah

  

carboxymethylcellulose , dikenal sebagai CMC. Carrageenan, gum tragacanth,

  gum karaya, sodium alginate, carbomer resin, dan magnesium aluminium silicates juga digunakan sebagai gelling agent (Lieberman H.A. et.al., 1996). Pada penelitian ini digunakan CMC Na sebagai gelling agent.

  Menurut USP (United States Pharmacopeia) 32, CMC Na didefinisikan sebagai garam dari poli-karboksi-metil-eter dari selulosa. CMC Na memiliki pemerian yakni berwarna putih, tidak berbau, tidak berasa, berbentuk serbuk granular, dan higroskopis setelah mengalami pengeringan. CMC Na cukup stabil, meskipun memiliki sifat higroskopis. Kondisi dibawah kelembaban tinggi maka CMC Na dapat menyerap air (>50%) dalam jumlah besar. Dalam bentuk larutan, CMC Na stabil pada pH 2-10 namun dapat terjadi presipitasi pada pH dibawah 2 serta akan mengalami penurunan viskositas diatas pH 10. Umumnya, CMC Na dalam bentuk larutan memberikan viskositas dan stabilitas maksimum pada pH 7- 9 (Rowe R.C. et.al., 2009).

  Konsentrasi pada rentang 1-10% b/b dibutuhkan untuk menghasilkan sediaan gel farmasetik. Pada penambahan jumlah rendah, larutan polimer hidrofilik menunjukkan tipe aliran Newtonian tergantung dari jumlah interaksi antar polimer yang terbentuk. Dengan semakin bertambahnya jumlah dari polimer hidrofilik, jumlah interaksi antar polimer akan bertambah dan menunjukkan tipe aliran Non-Newtonian. Semakin bertambahnya jumlah polimer maka akan terjadi peningkatan daerah junction dan meningkatkan tahanan terhadap deformasi aliran ketika diberikan stress (viskositas meningkat) (Jones, D., 2008).

C. Humectant

  Humectant adalah bahan dalam produk kosmetik yang dimaksudkan

  untuk mencegah hilangnya lembab dari produk (Loden, 2001). Humectant berfungsi untuk mencegah kehilangan lembab dan kekeringan dari pasta gigi dan memberikan rasa nyaman ketika digunakan di dalam mulut. Pada pasta buram, umumnya digunakan konsentrasi humectant sebesar 20-40%. Gel transparan diformulasikan dengan konsentrasi humectant maksimal sebesar 80%. Macam- macam humectant yang sering digunakan antara lain sorbitol, gliserol, dan propilenglikol (Lieberman H.A. et.al., 1996).

  Pada penelitian ini digunakan gabungan dua macam humectant yakni sorbitol dan gliserol. Gliserol memberikan rasa lengket ketika diaplikasikan dan memiliki viskositas lebih rendah dibandingkan sorbitol namun memiliki kelebihan masing-masing bahan tersebut sehingga dengan kombinasi keduanya dapat meningkatkan stabilitas sediaan.

1. Sorbitol

  Sorbitol merupakan serbuk, granul, atau serpihan putih, bersifat higroskopis, memiliki rasa manis, dapat meleleh pada suhu sekitar 96°C. Satu gram sorbitol larut dalam 0,45 ml air, sedikit larut dalam alkohol, metanol, atau

  a

  asam asetat (Anonim , 2000). Sorbitol sangat tidak larut dalam pelarut organik, bersifat inert, dan dapat bercampur dengan bahan tambahan lainnya (Loden, 2001). Larutan sorbitol berupa cairan seperti sirup yang tidak berwarna, jernih,

  a berasa manis, tidak berbau khas, dan bersifat netral (Anonim , 2000).

  Sorbitol digunakan secara luas sebagai bahan tambahan dalam formulasi sediaan farmasi. Rentang konsentrasi penambahan sorbitol dalam formula pasta gigi berada pada rentang antara 20-60% (Rowe R.C. et.al., 2009).

  

H OH H OH OH H

OH C C C C C C OH

H H OH H H H

_b

Gambar 4. Struktur sorbitol (Anonim , 1979)

  Sorbitol tidak toksik pada dosis 9 gram/hari secara peroral. Secara umum, sorbitol digunakan sebagai pemanis (Loden, 2001). Dibawah kondisi 25°C dengan kelembaban relatif 50%, memiliki higroskopisitas sebesar 1 mg H O/100

  2

  mg dan kapasitas menahan air sebesar 21 mg H 2 O/100 mg (Rawlings, A.V.

2. Gliserol

  Gliserol memiliki pemerian jernih, tidak berwarna, tidak berbau, kental, cairan higroskopis, memiliki rasa manis, kurang lebih 0,6 kali lebih manis dari sukrosa (Rowe R.C. et.al., 2009).

  Gliserol digunakan secara luas dalam formulasi sediaan farmasi misalnya sediaan oral, mata, topikal, dan sediaan parenteral. Gliserol menimbulkan rasa basah atau lengket sehingga sering kali dikombinasi dengan humectant lain untuk menutupi sifat tersebut (Zocchi, G., 2001). Gliserol digunakan sebagai emollient dan humectant dalam daftar FDA-81 produk farmasetis dan digunakan dalam konsentrasi 0,2 sampai 65,7% (Smolinske, 1992).

  

HO OH

OH

_b

Gambar 5. Struktur molekul gliserol (Anonim , 1979)

D. Stabilitas Toothpaste

  Suatu formulasi pasta gigi harus stabil hingga saat timbul waktu kadaluwarsa, dimana mencapai waktu 3 tahun (Lieberman H.A. 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

  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 H.A. 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 H.A. 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 H.A. 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 aplikasi formulasi sediaan farmasi seperti emulsi, pasta, supositoria dan tablet salut (Martin, A. Swarbrick, J. dan Cammarata, A., 1983).

  Sifat Alir Newtonian, menunjukkan hubungan linier antara gaya geser (Shear Stress) dengan kecepatan geser.

  F v

  δ α ..................(1)

  A δ x

  Pemberian suatu gaya (F) pada suatu unit area (A) tertentu dikenal sebagai gaya geser (Shear Stress). Newton menyatakan bahwa velocity ( v δ ) suatu material pada suatu jarak tertentu ( δ ) maka akan menyebabkan terjadinya x 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

  = η ( δ v / δ r ) ................(2)

  A

  Dimana η dikenal sebagai koefisien viskositas dari cairan tipe Newtonian (Amiji, M.M. dan Sandmann, B.J., 2003). Tipe aliran Newtonian hanya berlaku pada senyawa seperti air, alkohol, gliserin, dan larutan sejati (Liebermann, H.A. et.al., 1996).

  Sedangkan 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, M.M. dan Sandmann, B.J., 2003). transisi tersebut dikenal sebagai Yield Value yaitu nilai minimal gaya geser yang dibutuhkan suatu sistem untuk dapat berdeformasi dan mulai mengalir (Amiji, M.M. dan Sandmann, B.J., 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, M.M. dan Sandmann, B.J., 2003).

  Cairan dengan tipe pseudoplastis akan mengalami penurunan viskositas dengan semakin bertambahnya gaya geser (Martin, A. 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, A., et.al., 1983). Di dalam suatu cairan, molekul-molekul dengan berat molekul besar dan struktur panjang seperti itu akan saling terpilin dan terperangkap bersama dengan pelarut yang tidak bergerak. Dengan adanya gaya geser maka molekul akan terbebas dan menyusun diri secara searah sehingga dapat mengalir. Dengan kata lain molekul akan memiliki tahanan yang lebih kecil untuk mengalir dan air yang terjebak juga akan terlepas, sehingga viskositas turun (Aulton, M.E., 1988).

  Sistem sediaan pseudoplastis juga dapat menunjukkan fenomena yaitu pada saat didiamkan memiliki sistem berupa sediaan yang kaku

  thixotropi

  seperti gel. Namun ketika diberi gaya geser maka struktur ini akan pecah menjadi waktu tertentu (Martin, A. et.al., 1983). Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan

  

gel-sol-gel recovery sangat bervariasi tergantung dari sistemnya yaitu dari

hitungan menit sampai dengan hari (Aulton, M.E., 1988).

2. Extrudability

  adalah suatu gaya yang dibutuhkan untuk mendorong pasta

  Extrudability

  gigi hingga dapat keluar dari tube (wadah). Extrudability dipengaruhi oleh konsistensi sediaan dari kombinasi bahan yang digunakan dan diameter tube yang digunakan. Semakin kecil gaya yang dibutuhkan untuk mengeluarkan sediaan pasta gigi dari tube (dengan konsistensi sifat fisis lain yang terkontrol) maka menunjukkan nilai extrudability yang semakin baik (Lieberman H.A. et.al., 1996).

E. Metode Desain Faktorial

  Desain faktorial merupakan aplikasi persamaan regresi yaitu teknik untuk memberikan model hubungan antara variabel-respon dengan satu atau lebih variabel bebas. Model yang diperoleh dari analisa tersebut berupa persamaan matematika (Bolton, 1997). Desain faktorial digunakan untuk mengevaluasi efek dari faktor yang dipelajari secara simultan dan efek yang relatif penting dapat dinilai (Armstrong, N.A. and James, K.C., 1996). Desain faktorial digunakan dalam penelitian dimana efek dari faktor atau kondisi yang berbeda dalam penelitian ingin diketahui (Bolton, 1997).

  Penelitian desain faktorial dimulai dengan menentukan faktor dan faktor dan nomor urut (seperti menunjukkan respon terbesar adalah 1, selanjutnya 2, dan seterusnya) tidak dapat digunakan (Armstrong, N.A. dan James, K.C., 1996).

  Respon yang diukur harus dapat dikuantitatifkan (Bolton, 1997).

  Dengan desain faktorial, dapat didesain suatu percobaan untuk mengetahui faktor yang dominan berpengaruh secara signifikan terhadap respon.

  Juga memungkinkan kita mengetahui interaksi antara faktor-faktor tersebut (Bolton, 1997; Voigt, 1995).

  Pada desain faktorial dua aras dan tiga faktor diperlukan delapan formulasi

  n

  (2 =8, dengan 2 menunjukkan aras dan n menunjukkan jumlah faktor). Rancangan penelitian desain faktorial dengan tiga faktor dan dua aras seperti tabel berikut:

  Tabel I. Rancangan percobaan desain faktorial tiga faktor dan dua aras

  Faktor Interaksi Eksperimen

  A B C AB AC BC ABC

• (1) - + a + - - - - + + b - + - - + - + ab + + - + - - - c - - + + - - + ac + - + - + - - bc - + + - - + - abc + + + + + + +

  Keterangan :

• = aras rendah
• = aras tinggi Rumusan yang berlaku : Y = B + B ^{1 (X 1 ) + B 2 (X 2 ) + B 3 (X}

  ^{3 ) +...+ B}

¹² X ¹ X ^{2 + B 13} X ¹ X ^{3 + B 23} X ² X ^{3 +...+} B 123

  X ¹ X ² X ^{3 ..............(3)} Dengan : Y = respon hasil atau sifat yang diamati (X ^{1 )(X 2 )(X 3 ) = aras pada faktor A dan faktor B}

  AB = aras tinggi faktor A, aras tinggi faktor B, dan aras rendah faktor C C = aras rendah faktor A, aras rendah faktor B, dan aras tinggi faktor C AC = aras tinggi faktor A, aras rendah faktor B, dan aras tinggi faktor C BC = aras rendah faktor A, aras tinggi faktor B, dan aras tinggi faktor C

  ABC = aras tinggi faktor A, aras tinggi faktor B, dan aras tinggi faktor C

  Besarnya efek dapat dicari dengan menghitung selisih antara rata-rata respon pada aras tinggi dan rata-rata respon pada aras rendah (Bolton, 1997).

  Desain faktorial memiliki beberapa keuntungan. Metode ini memiliki efisiensi yang maksimum untuk memperkirakan efek yang dominan dalam menentukan respon. Keuntungan utama desain faktorial adalah bahwa metode ini memungkinkan untuk mengidentifikasi efek masing-masing faktor, maupun efek interaksi antar faktor. Metode ini ekonomis, dapat mengurangi jumlah penelitian jika dibandingkan dengan meneliti dua efek faktor secara terpisah (Muth, J.E.De., 1999).

  F.

LANDASAN TEORI

  Pada formulasi dasar pasta gigi dibutuhkan penambahan gelling agent untuk mempertahankan konsentrasi solid yang tinggi. Contoh gelling agent yang umum digunakan antara lain Gum Tragacanth, Caragheen, derivat selulosa,

  

Carboxymethyl cellulose (CMC), hidroksi etil selulosa dan carbomer. Selain

  berfungsi untuk mempertahankan kekerasan bentuk sediaan pasta gigi sehingga menjadi stabil, gelling agent juga dapat berfungsi untuk memodifikasi dispersibilitas; karakter busa; dan rasa. Gelling agent merupakan koloid hidrofilik dari Rh lingkungan sehingga humectant akan menyerap kelebihan lembab di lingkungan masuk ke dalam sistem sediaan gel toothpaste. Penggunaan secara bersamaan kedua jenis humectant dalam satu sistem dispersi akan meningkatkan konsistensi, penampilan, kemampuan membentuk busa, rasa, stabilitas dan keamanan sediaan pasta gigi. Gliserol memberikan rasa lengket ketika diaplikasikan dan memiliki viskositas lebih rendah dibandingkan sorbitol namun memiliki kemampuan mengabsorpsi lembab yang tinggi. Sedangkan sorbitol memiliki viskositas yang lebih tinggi dibandingkan gliserol dan dapat digunakan untuk menutupi rasa lengket dari gliserol. Pertimbangan kekurangan dan kelebihan masing-masing bahan tersebut sehingga dengan kombinasi keduanya dapat meningkatkan stabilitas sediaan.

  Pengamatan pengaruh faktor terhadap basis sediaan gel toothpaste dilakukan supaya diketahui faktor apa yang signifikan dalam menentukan sifat fisis basis sediaan gel toothpaste terhadap respon yang diukur khususnya dalam karakteristik konsistensi sediaan yang meliputi viskositas, pergeseran viskositas dan extrudability.

  G.

  

HIPOTESIS

  1. Interaksi CMC Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai mempengaruhi sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel toothpaste.

  humectants

  2. Faktor yang signifikan dalam menentukan respon sifat fisis dan stabilitas yang

BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Jenis Rancangan Penelitian Penelitian ini merupakan rancangan quasi eksperimental bersifat eksploratif dengan menggunakan desain penelitian secara Factorial Design. B. Variabel dalam Penelitian 1. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah komposisi jumlah humectant

  gliserol dan sorbitol serta gelling agent CMC Na 10% dalam formula gel toothpaste.

  2. Variabel tergantung dalam penelitian ini adalah sifat fisis (viskositas dan extrudability ) serta stabilitas (pergeseran viskositas).

  3. Variabel pengacau terkendali dalam penelitian ini adalah kecepatan putar mixer, lama pengadukan pembuatan gel toohpaste dan kondisi penyimpanan.

  4. Variabel pengacau tak terkendali dalam penelitian ini adalah suhu dan kelembaban ruangan.

  C.

  

Definisi Operasional

  1. Gel toothpaste merupakan sistem dispersi padatan di dalam medium cair, yang terdiri dari air dan cairan larut dalam air, minyak, serta padatan baik yang larut