BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Nanopartikel mempunyai kelebihan yaitu dapat menembus ruang-ruang antar sel yang hanya dapat ditembus oleh partikel berukuran koloidal. Kelebihan lainnya adalah adanya peningkatan afinitas dari sistem akibat peningkatan luas permukaan kontak pada jumlah yang sama, sehingga nanopartikel cocok digunakan dalam pengobatan kanker (Conti et al., 2006). Kitosan sering digunakan sebagai polimer nanopartikel karena biokompatibilitasnya, cenderung tidak menimbulkan ketoksikan pada dosis terapi, selain dari sifatnya yang sekaligus biodegradable (Zhang et al., 2004) Doksorubisin adalah obat anti kanker yang mempunyai aktivitas antikanker dengan spektrum luas namun mempunyai indeks terapetik yang sempit sehingga cocok dibuat dalam sediaan nanopartikel. Sedangkan PGV-1 (2,5bis-(4 1 -hidroksi- 3 1,5 1 -dimetilbenzilidin)-siklopentanon) adalah derivat dari senyawa kurkumin yang mempunyai aktivitas sitotoksik yang lebih tinggi dibanding kurkumin. Kombinasi doksorubisin dan PGV-1 secara sinergis dapat meningkatkan efek doksorubisin melalui induksi apoptosis dan cell cycle arrest (Hermawan et al., 2011), sehingga PGV-1 dapat dikatakan potensial sebagai agen ko-kemoterapetik untuk doksorubisin. Penelitian mengenai nanopartikel doksorubisin berpolimer kitosan telah banyak dilakukan. Kitosan dilaporkan mampu menjerap doksorubisin dengan baik dan dapat digunakan sebagai pembawa dalam penghantaran doksorubisin menuju sel kanker (Janes et al., 2001). Penelitian sebelumnya oleh Anggraeni (2017) mengenai nanopartikel kombinasi doksorubisin dan PGV-1 membuktikan adanya pengaruh variasi konsentrasi kitosan 0,025%, 0,05%, dan 0,1% dengan ukuran partikel berturut-turut sebesar 1118,70 nm ± 50,25, 812 nm ± 11,94, dan 1150,25 nm ± 25,10. Namun pada penelitian tersebut belum meninjau profil pelepasan obat nanopartikel doksorubisin dan PGV-1 akibat adanya variasi konsentrasi kitosan, 1
2 sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai profil pelepasan obat nanopartikel kombinasi doksorubisin dan PGV-1. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui adanya pengaruh variasi konsentrasi polimer kitosan pada pelepasan obat nanopartikel kombinasi doksorubisin dan PGV-1. B. Rumusan Masalah Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi kitosan sebagai matriks nanopartikel terhadap pelepasan obat kombinasi doksorubisin dan PGV-1? C. Tujuan Penelitian Untuk mengetahui pengaruh variasi konsentrasi kitosan sebagai matriks nanopartikel terhadap pelepasan obat kombinasi doksorubisin dan PGV-1. D. Tinjauan Pustaka 1. Nanopartikel Nanopartikel adalah partikel yang mempunyai ukuran kurang dari 100 nm dalam setidaknya satu dimensi. Ukuran nanopartikel berkisar antara 1 sampai 100 nm. Nanopartikel digunakan dalam formulasi dan penghantaran obat. US National nanotechnology mendefinisikan nanoteknologi sebagai ilmu yang mempelajari struktur yang berukuran kurang atau sama dengan 100 nm. The Food and Drug Administration (FDA) juga menggunakan definisi yang sama (Zhu and Liao, 2015). Target nanopartikel pada jaringan atau sel yang rusak secara umum terdapat dua cara: secara fisik dan kimiawi, atau pasif dan aktif targetting. Penargetan secara fisik (pasif) adalah dengan cara teknik fabrikasi nanopartikel. Hal tersebut termasuk aplikasi ukuran, bentuk, dan kekerasan material dalam mempengaruhi akumulasi jaringan, adhesi, dan cell uptake nanopartikel dan obat. Penargetan kimiawi (aktif) dilakukan dengan cara konjugasi kimiawi untuk menarik targeting moieties pada permukaan nanopartikel sehingga obat akan ditujukan secara spesifik pada target tertentu pada permukaan sel tumor (Zhu and Liao, 2015).
3 a. Jenis - Jenis Pembawa Dalam Nanopartikel Terdapat berbagai macam pembawa dalam nanopartikel, antara lain liposom, bionanokapsul, nanopartikel emas, nanopartikel berpolimer, nanopartikel PLGA, nanopartikel siklodekstrin, misel berpolimer, dendrimer, dan nanopartikel kitosan. Nanopartikel kitosan adalah salah satu polimer yang paling populer dalam sistem penghantaran. Kitosan termasuk lini polisakarida yang mengandung ɑ-(1-4)-dglukosamin terhubung (unit terdeakilasi) dan N-asetil-D-glukosamin (unit asetilasi) yang didistribusi secara acak. Senyawa tersebut dibuat dengan memberi natrium hidroksida pada udang dan cangkang krustasea lainnya. Kitosan mempunyai banyak biological properties yang signifikan termasuk biokompatibilitas, bioaktivitas, dan biodegradabilitas dengan golongan senyawa reaktif meliputi OH dan NH2. Sehingga kitosan dan derivatnya telah banyak digunakan di bidang farmasi dan bioteknologi. (Zhu and Liao, 2015). Kitosan digunakan dalam penelitian ini karena mempunyai banyak keuntungan seperti biokompatibilitas, biodegradabilitas, mukoadesif, dan berbagai keuntungan biologis lainnya. Adanya gugus fungsional yang reaktif pada kitosan memberikan keuntungan dalam modifikasi kimiawi. Kitosan dan derivatnya telah terbukti dapat dijadikan sebagai pembawa pada sistem penghantaran obat bertarget (Kumar et al., 2013). Pembuatan nanopartikel berbasis kitosan yang paling populer adalah dengan cara gelasi ionik antara kitosan dengan natrium tripolifosfat (Na TPP). Kitosan pada konsentrasi 0,025%, 0,05%, dan 0,1% dapat mempengaruhi ukuran partikel obat kombinasi doksorubisin PGV-1 berturut turut sebesar 1118,70 nm ± 50,25, 812 nm ± 11,94, dan 1150,25 nm ± 25,10 sehingga dapat mempengaruhi pelepasan obat (Anggraeni, 2017). b. Metode Uji Pelepasan Obat Dari Nanopartikel Metode pelepasan obat pada suatu nanopartikel terdiri dari beberapa macam, seperti sampel dan pemisahan (sample and separate), laju alir kontinyu (continue flow), dialisis, dan kombinasi dari ketiganya. Metode dialisis merupakan metode yang paling populer diantara metode pelepasan obat nanopartikel yang lain. Pada metode ini, pemisahan fisik dari obat terjadi karena adanya membran dialisis yang memudahkan penyamplingan pada
4 interval waktu tertentu. Seperti metode lain, metode ini dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain perbedaan set-up, ukuran kontainer, dan berat molekul. Pada penelitian digunakan metode dialisis karena penggunaannya yang sangat mudah dan simpel untuk pelepasan obat berukuran partikel seperti nanosfer, liposom, emulsi, nanosuspensi, dan sebagainya (Souza, 2014). 2. Manfaat Doksorubisin dan PGV-1 Dalam Pengobatan Kanker Doksorubisin merupakan obat anti kanker populer (terutama pada kanker payudara) yang merupakan golongan antibiotik cincin antrasiklin dengan aktivitas antitumor spektrum luas pada tumor manusia maupun hewan. Namun doksorubisin memiliki indeks terapetik yang sempit dan berbagai efek samping yang tidak diinginkan seperti kardiotoksisitas dan mielosupresi. Berbagai usaha telah dilakukan untuk menghantarkan doksorubisin dengan menggunakan nanopartikel sebagai pembawa (Bisht and Maitra, 2009). Untuk meningkatkan efikasi anti tumor dari kemoterapi diperlukan pengkombinasian dengan agen kemopreventif (kokemoterapi). Sedangkan PGV-1 (2,5bis-(4 1 hidroksi-3 1,5 1 -dimetilbenzilidin)-siklopentanon) merupakan suatu analog kurkumin yang menunjukkan efek sitotoksik yang lebih kuat dibanding kurkumin dalam berbagai lini sel kanker sehingga dapat digunakan sebagai agen ko-kemoterapi. 3. Validasi Metode Validasi adalah teknik analisis prosedur secara eksperimental untuk membuktikan kemampuan teknik analisis yang akurat dan presisi (Épshtein, 2004). Berikut macam validasi metode yang digunakan pada analisis. a. Lineritas Linearitas merupakan prosedur analisis yang menghasilkan konsentrasi kadar analit dalam sampel yang proporsional. Lineritas dilakukan dengan menimbang secara terpisah masing-masing sampel. Parameter ini ditentukan dengan membuat 5 atau 6 seri konsentrasi berkisar 80-120% dari konsentrasi asal. Persamaan regresi linier yang digunakan harus mempunyai intersep tidak sama dengan 0. Grafik diplotkan pada skala log. Garis yang terbentuk pada grafik harus membentuk garis lurus keatas.
5 b. Akurasi atau Recovery Akurasi adalah parameter validitas metode dengan cara menentukan persentase perolehan kembali (recovery). Akurasi dilakukan dengan menyiapkan nanopartikel dengan konsentrasi yang sama pada 3 hari yang berbeda (Baboota et al., 2007). 4. Kinetika Pelepasan Obat Kinetika pelepasan obat secara in vitro diuji dengan menggunakan model matematika berikut. a. Orde Nol Persamaan ini menunjukkan jumlah kumulatif pelepasan obat bergantung pada waktu yang terdapat pada persamaan 1. C = K0 t (1) Dimana K0 : laju konstan orde 0 dalam satuan mg / waktu t : waktu dalam jam Model persamaan ini digunakan pada berbagai tipe pelepasan obat dengan modified release, sistem transdermal dengan obat yang memiliki kelarutan yang rendah dalam air (Dash et al., 2010). b. Orde Satu Persamaan orde satu ditunjukkan sebagai log persentase kumulatif obat yang tersisa versus waktu yang terdapat pada persamaan 2. log C = log C0- kt / 2.303 (2) Dimana C : kadar obat yang tidak terdisolusi dalam t waktu C0 : kadar obat pada t = 0 k : konstanta laju pelepasan (Hossain et al., 2013) c. Higuchi Model ini didasarkan pada hipotesis bahwa kadar awal obat dalam matriks lebih tinggi daripada kelarutannya, difusi obat terjadi pada satu dimensi, partikel obat lebih kecil dari ketebalan sistem, disolusi matriks diabaikan, difusi obat adalah konstan, dan kondisi sink selalu dicapai dalam media pelepasan. Dari pernyataan tersebut kemudian disederhanakan dalam persamaan 3.
Q = KH x t 1/2 (3) 6 Dimana Q : jumlah total pelepasan obat pada t KH : konstanta Higuchi t : waktu (dalam jam) Pada aplikasinya model ini dapat digunakan untuk menyatakan disolusi obat dari berbagai tipe pelepasan obat dengan modified release, sistem transdermal dan matriks dengan obat yang larut dalam air (Dash et al., 2010) d. Korsmeyer-Peppas Model ini dinyatakan pada persamaan 4. log (Mt/Mf) = log k + n log t (4) Dimana Mt : jumlah obat terlepas pada waktu t Mf : jumlah obat terlepas pada waktu tak terhingga k : konstanta laju pelepasan obat (Hossain et al., 2013) E. Landasan Teori Park et al. (2012) dalam penelitiannya membuat nanopartikel doksorubisin dengan polimer kitosan menggunakan metode gelasi ionik yaitu dengan mengkompleks doksorubisin-kitosan dengan natrium tripolifosfat (Na TPP) untuk meningkatkan kemampuan loading obat. PGV-1 dalam penelitian Hermawan et al. (2011) dinyatakan mempunyai potensi sebagai agen kemopreventif sehingga dapat digunakan sebagai agen ko-kemoterapetik untuk meningkatkan aktivitas sitotoksik dan mengurangi efek samping doksorubisin sehingga cocok jika dikombinasikan dengan doksorubisin. Pengkombinasian doksorubisin PGV-1 dalam bentuk nanopartikel dengan variasi konsentrasi kitosan pada penelitian Anggraeni (2017) dinyatakan mempengaruhi ukuran partikel yaitu sebesar 1118,70 nm ± 50,25 pada kitosan 0,025%, 812 nm ± 11,94 pada kitosan 0,05%, dan 1150,25 nm ± 25,10 pada kitosan 0,1%.
7 Hasil dari penelitian Rane et al. (2007) mengenai pembuatan mikrokristal oxcarbazepin dengan menggunakan kitosan sebagai polimer menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi polimer menyebabkan laju pelepasan obat semakin lambat. F. Hipotesis Semakin tinggi konsentrasi polimer kitosan diduga semakin kecil nilai konstanta kinetika pelepasan sehingga semakin lambat laju pelepasan obat.