Polimer Farmasetika [Compatibility Mode]
POLIMER FARMASETIKA POLIMER FARMASETIKA
Dhadhang Wahyu Dhadhang Wahyu Kurniawan Kurniawan Laboratorium Farmasetika Laboratorium Farmasetika Unsoed Unsoed @Dhadhang @ Dhadhang--WK WK
POLIMER POLIMER
Pendahuluan Pendahuluan Definisi Definisi Berat molekul Berat molekul polimer polimer Penentuan berat Penentuan Penentuan berat Penentuan berat molekul berat molekul molekul polimer molekul polimer polimer polimer Polimer sebagai Polimer sebagai zat zat pengental pengental Pembentukan gel, Pembentukan gel, koaservasi koaservasi dan dan mikroenkapsulasi mikroenkapsulasi
INTRODUCTION
Polimer digunakan Polimer digunakan secara secara luas luas dalam dalam
kehidupan kita kehidupan kita sehari sehari--hari hari..
INTRODUCTION
Dalam Dalam sediaan sediaan farmasetika farmasetika polimer polimer mempunyai beberapa mempunyai mempunyai beberapa mempunyai beberapa aplikasi beberapa aplikasi aplikasi, aplikasi, , a.l , a.l a.l: a.l: : : dalam pembuatan dalam pembuatan botol botol, syringes, , syringes, vials, vials, cathaters cathaters, , dan dan juga juga dalam dalam formulasi formulasi obat obat. .
What is Polymer? What is Polymer? Kata “Polymer” Kata “Polymer” berasal berasal dari dari bahasa bahasa
Yunani Yunani “Poly “Poly” yang ” yang b berarti erarti ban banya yak dan k dan “Meros” “Meros” yang berarti bagian yang berarti bagian--bagian. bagian. Definisi: Definisi: Definisi: Definisi: Polimer adalah molekul rantai Polimer adalah molekul rantai panjang yang dirakit dari banyak panjang yang dirakit dari banyak molekul yang lebih kecil yang disebut molekul yang lebih kecil yang disebut monomer. monomer. Polimer merupakan Polimer merupakan MAKROMOLEKUL MAKROMOLEKUL Makromolekul terdiri dari: Makromolekul terdiri dari: 1.
1. Material biologis Material biologis
Contoh : karet alam, wool, selulosa, Contoh : karet alam, wool, selulosa, Contoh : karet alam, wool, selulosa, Contoh : karet alam, wool, selulosa,
2. Material nonbiologis Contoh : plastik, serat sintetik Contoh : plastik, serat sintetik
2. Material nonbiologis
CH2 CH CH2 CH H - N(CH2)5C - OH H O - N(CH2)5C - H O CH2 = CH - C = CH2 CH3 - CH2CH = C - CH2 - CH3
CH2
C CH3 CH2 C CH3Polimer Monomer unit ulangan
Polietilena
CH
2 = CH 2 - CH 2 CH 2 – poli(vinil klorida)
CH
2 = CHCl - CH Poliisobutilena 2 CHCl – Contoh Contoh2 CH3
Poliisobutilena 2 C CH3 CH2 C CH3 CH3 CH2 C CH3 CH3
Tata Nama Menurut IUPAC Tata Nama Menurut IUPAC
1.1. Pengidentifikasian unit struktural terkecil ( Pengidentifikasian unit struktural terkecil (UST UST)) 2.
2. Sub unit Sub unit UST UST ditetapkan prioritasnya ditetapkan prioritasnya berdasarkan titik pengikatan dan ditulis berdasarkan titik pengikatan dan ditulis prioritasnya menurun dari kiri ke kanan (lihat prioritasnya menurun dari kiri ke kanan (lihat penulisan nama polistirena) penulisan nama polistirena) penulisan nama polistirena) penulisan nama polistirena) 3.
3. Substituen--substituen diberi nomor dari kiri ke Substituen substituen diberi nomor dari kiri ke kanan kanan 4.
4. Nama UST Nama UST diletakkan dalam kurung biasa diletakkan dalam kurung biasa (atau kurung siku dan kurung biasa kalau (atau kurung siku dan kurung biasa kalau perlu), dan diawali dengan poli perlu), dan diawali dengan poli
Tata Nama Menurut IUPAC Tata Nama Menurut IUPAC
Untuk tata nama polimer non vinil seperti Untuk tata nama polimer non vinil seperti polimer kondensasi umumnya lebih rumit polimer kondensasi umumnya lebih rumit darpada polimer vinil. Polimer--polimer ini darpada polimer vinil. Polimer polimer ini biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan
monomer mula monomer mula--mula mula atau atau gugus gugus fungsional dari unit ulangan. fungsional dari unit ulangan.
Contoh : nylon, umumnya disebut nylon-- Contoh : nylon, umumnya disebut nylon 6,6 (66 atau 6/6), 6,6 (66 atau 6/6),
Tata Nama (Nomenklatur) Tata Nama (Nomenklatur)
T Taktisitas aktisitas
diawali huruf diawali huruf ii untuk isotaktik atau untuk isotaktik atau (sindiotaktik) sebelum poli (sindiotaktik) sebelum poli..
Contoh : Contoh : ii--polistirena (polimer polistirena dengan polistirena (polimer polistirena dengan taktisitas isotaktik) taktisitas isotaktik) CH2C CH3 CH2C
CH3
CH2C CH3Nama Sumber Nama IUPAC Polietilena Politetrafluoroetilena Polistirena Poli(asam akrilat) Poli(metilena)
Poli(difluorometilena) Poli(1-feniletilena) Poli(1-karboksiletilena) Poli(asam akrilat) Poli(α-metilstirena)
Poli(1-pentena) Poli(1-karboksiletilena) Poli(1-metil-1- feniletilena) Poli[1-(1-propil)etilena]
Poli(α-metil stirena) CH2C CH3
Poli(1-pentena) CH2CH CH2CH2CH3 Proses Polimerisasi Proses Polimerisasi Monomer Monomer polimerisasi
Polimer
1. Polimerisasi kondensasi: polimerisasi yang disertai dengan pembentukan molekul kecil (H2O, NH3
2. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan
2. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan
pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer. H C n H2C = CH CH2 Cl n ClN O CH CH 2 Vinilpirolidon, suatu monomer, jika dipolimerisasi akan menjadi polivinilpirolidon (Povidone)
2 N O n Vinilpirolidon
CH CH
Povidone Contoh polimerisasi Contoh polimerisasi monomer Unit Ulangan terikat secara kovaken dengan unit ulangan lainnya n
CH2 CH2 H2C etilena CH2 Polimer polietilena n R O H R O C C OH
- H2O n H2N N C C asam amino H H n Derajat Polimerisasi Derajat Polimerisasi
- [A [A – – B B –
- – – A A – – B B – – A A – – B] B] –
- [A [A – – A A – – A A – – A A – – A] A] --
- A A--A A--A A--A A--A
- A-B-A-B-B-A-B-
- A-B-A-B-
- sebagai sebagai pengikat pengikat
- untuk untuk menutupi menutupi rasa yang rasa yang tidak tidak enak enak
- untuk untuk tablet tablet salut salut enterik enterik
- peningkat peningkat viskositas viskositas
- untuk untuk mengendalikan mengendalikan laju laju
- dalam dalam sediaan sediaan gel gel
- dalam dalam ointments ointments
- Ocusert Ocusert System System -- Progestasert Progestasert System System -- Reservoir Designed -- Reservoir Designed Reservoir Designed Transdermal Reservoir Designed Transdermal Transdermal Patches Transdermal Patches Patches Patches
Merupakan jumlah unit ulangan dalam Merupakan jumlah unit ulangan dalam rantai rantai M M DP DP . M . M n = = n n Mn = DP x M0 Mn = DP x M0
Dimana Dimana Dimana Dimana Mn = berat molekul rata Mn = berat molekul rata--rata polimer rata polimer M0 M0 = berat molekul unit ulangan ( sama = berat molekul unit ulangan ( sama dengan berat molekul monomer) dengan berat molekul monomer) DP = derajat polimerisasi DP = derajat polimerisasi
Contoh Contoh
Polimer poli(vinil klorida), PVC memiliki Polimer poli(vinil klorida), PVC memiliki DP = 1000 maka berat molekulnya (Mn) DP = 1000 maka berat molekulnya (Mn) adalah....... adalah.......
Mn = DP x M0 Mn = DP x M0 Mn = DP x M0 Mn = DP x M0 M0 (– M0 ( – CH2CHCl CH2CHCl -- ) = 63, DP = 1000 ) = 63, DP = 1000 Mn = 63 x 1000 Mn = 63 x 1000 = 63000. = 63000.
Kopolimer:: Kopolimer Polimer dibentuk Polimer dibentuk dari dari dua dua atau atau lebih monomer yang lebih monomer yang berbeda berbeda
Homopolimer :: Homopolimer Homopolimer :: Homopolimer Polimer Polimer dibentuk dibentuk dari dari ikatan ikatan monomer yang identik monomer yang identik
Kopolimer Kopolimer
adalah suatu polimer yang dibuat dari dua adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih monomer yang berlainan. atau lebih monomer yang berlainan.
Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer yang terbentuk dari monomer pertama (A) yang terbentuk dari monomer pertama (A) dan monomer ke dua (B dan monomer ke dua (B
Jenis Jenis Kopolimer Kopolimer 1.
1. Kopolimer Kopolimer blok blok
A---------- ----------B B--B B--B B--B B--B
B--
A B m n m n
2. Kopolimer graft (tempel/cangkok A A A A A A B B B B B B A B kopolimer sisir A A A A A A B A A
Jenis Kopolimer Jenis Kopolimer
3 Kopolimer Acak Acak
3.. Kopolimer
4. Kopolimer bergantian (alternating) Kopolimer yang teratur yang mengandung sequensial (deretan) bergantian dua unit monomer
4. Kopolimer bergantian (alternating)
Berat molekul polimer Berat molekul polimer
Menentukan aplikasi polimer tersebut Menentukan aplikasi polimer tersebut Sebagai indikator dalam sintesa dan Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer proses pembuatan produk polimer proses pembuatan produk polimer proses pembuatan produk polimer Studi kinetika reaksi polimerisasi Studi kinetika reaksi polimerisasi Studi ketahanan produk polimer dan efek Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas produk cuaca terhadap kualitas produk
Penentuan Berat Molekul Polimer Penentuan Berat Molekul Polimer
Analisis gugus fungsional secara fisik atau Analisis gugus fungsional secara fisik atau kimia kimia Pengukuran sifat koligatif Pengukuran sifat koligatif Hamburan cahaya Hamburan cahaya Hamburan cahaya Hamburan cahaya Ultrasentrifugasi Ultrasentrifugasi Pengukuran viskositas larutan encer Pengukuran viskositas larutan encer Gel Permeation chromatography Gel Permeation chromatography
Klasifikasi Polimer Klasifikasi Polimer
Berdasarkan asal Berdasarkan asal atau atau sumbernya sumbernya 1.1. Polimer Polimer Alam Alam Tumbuhan : Tumbuhan : karet karet alam alam, , selulosa selulosa Hewan Hewan Hewan Hewan : wool, sutera : wool, : wool, : wool, sutera sutera sutera mineral mineral 2.
2. Polimer Sintetik Polimer Sintetik hasil polimerisasi hasil polimerisasi kondensasi kondensasi hasil polimerisasi hasil polimerisasi adisi adisi
Berdasarkan strukturnya Berdasarkan strukturnya
Polimer linier Polimer linier Polimer bercabang Polimer bercabang Polimer jaringan tiga dimensi Polimer jaringan tiga dimensi
Berdasarkan kegunaannya Berdasarkan kegunaannya 1.
1. Polimer komersial (commodity polymers) Polimer komersial (commodity polymers)
Contoh: Polietilen (PE), polipropilen Contoh: Polietilen (PE), polipropilen (PP), polistirena (PS), polivinilklorida (PP), polistirena (PS), polivinilklorida (PVC), melamin formaldehid (PVC), melamin formaldehid (PVC), melamin formaldehid (PVC), melamin formaldehid 2.
2. Polimer teknik (engineering polymers) Polimer teknik (engineering polymers) 3.
3. Polimer fungsional (functional polymers) Polimer fungsional (functional polymers)
Contoh: polimer penghantar arus dan Contoh: polimer penghantar arus dan foton, polimer peka cahaya, membran, foton, polimer peka cahaya, membran, biopolimer biopolimer
Klasifikasi Polimer Klasifikasi Polimer
A. Berdasarkan Berdasarkan asalnya asalnya:: A.
a) Polimer Polimer Alam Alam:: e.g. Proteins e.g. Proteins – – Collagen, Keratin, Albumin Collagen, Keratin, Albumin Carbohydrates – Carbohydrates – starch, cellulose, starch, cellulose, glycogen. glycogen. b) b) DNA, RNA DNA, RNA Synthetic Polymers : Synthetic Polymers : Synthetic Polymers : Synthetic Polymers :
e.g. polyesters, polyanhydrides e.g. polyesters, polyanhydrides, polyamides. , polyamides.
a)
B. Berdasarkan Bio Bio--stability : stability :
B. Berdasarkan
a) Bio--degradable Polymers : degradable Polymers : e.g. polyesters, proteins, carbohydrates, etc e.g. polyesters, proteins, carbohydrates, etc b) Non
a) Bio
b) Non – – biodegradable Polymers : biodegradable Polymers :
e.g. ethyl cellulose, HPMC, acrylic polymers, e.g. ethyl cellulose, HPMC, acrylic polymers,
C. Berdasarkan Berdasarkan Tipe Tipe Reaksi Reaksi Polimerisasi Polimerisasi::
C.
a)
a) Polimer Polimer Adisi Adisi:: Molekul Molekul monomer monomer terikat terikat satu satu sama sama lain lain tanpa tanpa kehilangan kehilangan atom atom--atom atom yang lain yang lain e.g. e.g. Alkene Alkene monomers monomers e.g. e.g. Alkene Alkene monomers monomers
b)
b) Polimer Polimer Kondensasi Kondensasi::
Biasanya Biasanya dua dua monomer monomer berbeda berbeda
bergabung bergabung dengan dengan disertai disertai hilangnya hilangnya sebagian sebagian molekul molekul, , biasanya biasanya air. air. e.g. polyesters, polyamides. e.g. polyesters, polyamides.D. Berdasarkan a)
D. Berdasarkan Interaksi Interaksi dengan dengan Air: Air:
a) Polimer Hidrofobik Polimer Hidrofobik Non Non – – biodegradable biodegradable :: Merupakan senyawa Merupakan senyawa inert inert dan dan dieliminasi dieliminasi utuh utuh dari tempat dari tempat aplikasi aplikasi. . e.g. polyethylene e.g. polyethylene – – vinyl acetate, polyvinyl vinyl acetate, polyvinyl b) b) chloride. chloride.
Hydrogels :: Hydrogels Polimer ini Polimer ini Polimer Polimer ini mengembang ini mengembang mengembang tapi mengembang tapi tapi tidak tapi tidak tidak terlarut tidak terlarut terlarut ketika terlarut ketika ketika ketika kontak dengan kontak dengan air. air. c) c) e.g. polyvinyl e.g. polyvinyl pyrrolidone pyrrolidone Soluble Polymers:: Soluble Polymers
Merupakan polimer Merupakan polimer uncross uncross--linked linked dengan dengan berat berat molekul moderat molekul moderat yang yang larut larut di di dalam dalam air. air. e.g. HPMC, PEG e.g. HPMC, PEG
d. Berdasarkan interaksi interaksi dengan dengan air air
d. Berdasarkan
d) Biodegradable Polymers Polimer yang Polimer yang hilang hilang dari dari tempat tempat pemberian sebagai pemberian sebagai respon respon terhadap terhadap adanya reaksi adanya adanya reaksi adanya reaksi kimia reaksi kimia kimia seperti kimia seperti seperti hydrolysis. seperti hydrolysis. hydrolysis. hydrolysis. e.g. Polyacrylic e.g. Polyacrylic acid. acid. Polyglycolic Polyglycolic acid. acid.
d) Biodegradable Polymers ::
Karakteristik Polimer Karakteristik Polimer yang Ideal yang Ideal
Inert and compatible dengan Inert and compatible dengan lingkungan lingkungan..
Non--toxic. Non toxic. Mudah Mudah diberikan Mudah Mudah diberikan diberikan.. diberikan.. Fabrikasinya mudah Fabrikasinya mudah dan dan tidak tidak mahal mahal Memiliki kekuatan Memiliki kekuatan mekanik mekanik yang yang bagus bagus
Pemakaian Polimer Pemakaian Polimer dalam Bidang dalam Bidang Farmasi Farmasi
Penutup karet Penutup karet dan dan tube tube plastik plastik alat alat suntik suntik: : polietilen, polietilen , polistirena polistirena, , polikarbonat polikarbonat Penyalut Penyalut tablet: tablet: hidroksi hidroksi propil propil metil metil selulosa, selulosa, selulosa selulosa , polietilen , polietilen polietilen glikol polietilen glikol glikol, CMC glikol, CMC , CMC--Na , CMC--Na Na Na Bahan pengikat Bahan pengikat dalam dalam tablet: tablet: akasia akasia, , gelatin gelatin Sebagai obat Sebagai obat: insulin, : insulin, metilselulosa metilselulosa, , polikarbofil polikarbofil Sebagai pembentuk Sebagai pembentuk kompleks kompleks: : povidone povidone
Aplikasi dalam Aplikasi dalam Bentuk Bentuk Sediaan Sediaan
Konvensional Konvensional
Tablet: Tablet:Liquids : Liquids : Liquids : Liquids :
Semisolids : Semisolids :
In In transdermal transdermal Patches Patches
Pembentukan Gel Pembentukan Gel
Gel terdiri dari dua fase yang saling Gel terdiri dari dua fase yang saling berpenetrasi, yang satu adalah padatan berpenetrasi, yang satu adalah padatan sedangkan yang lain adalah cairan sedangkan yang lain adalah cairan Dalam gel, polimer bertindak sebagai Dalam gel, polimer bertindak sebagai Dalam gel, polimer bertindak sebagai Dalam gel, polimer bertindak sebagai padatan yang terisi oleh cairan padatan yang terisi oleh cairan
Polimer sebagai zat pengental Polimer sebagai zat pengental
Mempunyai kemampuan yang baik dalam Mempunyai kemampuan yang baik dalam meningkatkan viskositas larutan meningkatkan viskositas larutan Contoh: larutan 2% metil selulosa dalam Contoh: larutan 2% metil selulosa dalam air mempunyai viskositas 80 poise air mempunyai viskositas 80 poise air mempunyai viskositas 80 poise air mempunyai viskositas 80 poise
Koaservasi Koaservasi
Merupakan salah satu metode Merupakan salah satu metode pembentukan mikrokapsul oleh polimer pembentukan mikrokapsul oleh polimer Materi inti harus berupa serbuk halus yang Materi inti harus berupa serbuk halus yang didispersikan dalam cairan yang berisi didispersikan dalam cairan yang berisi didispersikan dalam cairan yang berisi didispersikan dalam cairan yang berisi polimer polimer Larutan tersebut di tambah elektrolit, Larutan tersebut di tambah elektrolit, kemudian didinginkan kemudian didinginkan Kemudian dikeringkan Kemudian dikeringkan
Aplikasi dalam Penghantaran Obat
Terkendali (Controlled Drug Delivery)
Reservoir Systems Reservoir Systems
Matrix Systems Matrix Systems Swelling Controlled Release Systems Swelling Controlled Release Systems Biodegradable Systems Biodegradable Systems Osmotically controlled Drug Delivery Osmotically controlled Drug Delivery
Biodegradable Polymers Used for Medical Biodegradable Polymers Used for Medical
Applications Applications
Natural polymers Natural polymersFibrin Fibrin Collagen Collagen Chitosan Chitosan Gelatin Gelatin Hyaluronan ... Hyaluronan Hyaluronan ... Hyaluronan ... ...
Synthetic polymers Synthetic polymers PLA, PGA, PLGA, PCL, Polyorthoesters PLA, PGA, PLGA, PCL, Polyorthoesters G G Poly(dioxanone Poly( dioxanone)) Poly(anhydrides) Poly(anhydrides) Poly(trimethylene Poly( trimethylene carbonate) carbonate) Polyphosphazenes ... Polyphosphazenes ...