PENGARUH IBUPROFEN NANOPARTIKEL TERHADAP DISOLUSI, BIOAVAILABILITAS DAN EFEK ANALGETIK SECARA IN VIVO

PENGARUH IBUPROFEN NANOPARTIKEL TERHADAP DISOLUSI, BIOAVAILABILITAS DAN EFEK ANALGETIK SECARA IN VIVO TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister dalam Ilmu Farmasi pada Fakultas Farmasi OLEH: AHMAD GAZALI SOFWAN NIM 107014005 PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

PERSETUJUAN TESIS Nama Mahasiswa : Ahmad Gazali Sofwan Nomor Induk Mahasiswa : 107014005 Program Studi : Magister Ilmu Farmasi Judul Tesis : Pengaruh Ibuprofen Nanopartikel Terhadap Disolusi, Bioavailabilitas dan Efek Analgetik Secara In Vivo Tempat dan Tanggal Ujian Tesis : Medan, 15 Februari 2013 Menyetujui: Komisi Pembimbing, Ketua, Dr. Edy Suwarso, S.U., Apt. NIP 130935857 Anggota, Prof. Dr. Karsono, Apt. NIP 195409091982011001 Ketua Program Studi, Medan, Februari 2013 Dekan, Prof. Dr. Karsono, Apt. Prof. Dr. Sumadio Hadisahputra, Apt. NIP 195409091982011001 NIP 195311281983031002

PENGESAHAN TESIS Nama Mahasiswa : Ahmad Gazali Sofwan Nomor Induk Mahasiswa : 107014005 Program Studi : Magister Ilmu Farmasi Judul Tesis : Pengaruh Ibuprofen Nanopartikel Terhadap Disolusi, Bioavailabilitas dan Efek Analgetik Secara In Vivo Telah diuji dan dinyatakan LULUS di depan Tim Penguji Tesis pada hari Jum at tanggal lima belas, bulan Februari Tahun dua ribu tiga belas Mengesahkan: Tim Penguji Tesis Ketua Tim Penguji : Dr. Edy Suwarso, S.U., Apt. Anggotan Tim Penguji : Prof. Dr. Karsono, Apt. Prof. Dr. Urip Harahap, Apt. Prof. Dr. M. Timbul Simanjuntak, M.Sc., Apt.

SURAT PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini: Nama Mahasiswa : Ahmad Gazali Sofwan Nomor Induk Mahasiswa : 107014005 Program Studi : Magister Ilmu Farmasi Judul Tesis : Pengaruh Ibuprofen Nanopartikel Terhadap Disolusi, Bioavailabilitas dan Efek Analgetik Secara In Vivo Dengan ini menyatakan bahwa Tesis yang saya buat adalah asli karya saya sendiri bukan Plagiat, apabila dikemudian hari diketahui Tesis saya tersebut Plagiat karena kesalahan saya sendiri, maka saya bersedia diberi sanksi apapun oleh Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi USU dan saya tidak akan menuntut pihak manapun atas perbuatan saya tersebut. Demikianlah surat peryataan ini saya buat dengan sebenarnya dan dalam keadaan sehat. Medan, Februari 2013 Yang membuat Pernyataan Ahmad Gazali Sofwan 107014005

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat ALLAH SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul pengaruh ibuprofen nanopartikel terhadap disolusi, bioavailabilitas dan efek analgetik secara in vivo sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi. Selama menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis telah banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak baik moril maupun materil. Untuk itu penulis ingin menghaturkan penghargaan dan terimakasih yang tiada terhingga kepada: 1. Rektor, Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H., M.Sc., (CTM)., Sp.A(K)., atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan program Magister. 2. Dekan Fakultas Farmasi, Bapak Prof. Dr. Sumadio Hadisahputra, Apt., yang telah menyediakan fasilitas dan kesempatan bagi penulis menjadi mahasiswa Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi. 3. Ketua Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. Karsono, Apt., dan juga selaku pembimbing II yang memberikan dorongan dan semangat sehingga penulis terpacu untuk menyelesaikan pendidikan Program Magister Farmasi.

4. Bapak Dr. Edy Suwarso, S.U., Apt., selaku pembimbing I yang telah membimbing, mengarahkan dan memberikan dorongan dengan penuh kesabaran selama penulis menjalani pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis ini. 5. Bapak Prof. Dr. Urip Harahap, Apt., dan Bapak Prof. Dr. M. Timbul Simanjuntak, M.Sc., Apt., sebagai penguji. 6. Ibu Marianne, S.Si., M.Si., Apt., Ka. Laboratorium Farmakologi beserta staf. 7. Bapak Drs. David Sinurat, M.Si., Apt., Ka. Laboratorium Farmasi Fisik beserta staf. 8. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tesis ini. Semoga Allah SWT memberikan karunia dan kesehatan kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian tesis ini. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan, sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata semoga tulisan ini dapat menjadi sumbangan yang berarti bagi ilmu pengetahuan khususnya bidang farmasi. Medan, Februari 2013 Penulis, (Ahmad Gazali Sofwan)

PENGARUH IBUPROFEN NANOPARTIKEL TERHADAP DISOLUSI, BIOAVAIBILTAS DAN EFEK ANALGETIK SECARA IN VIVO Abstrak Pada pengobatan nyeri, dibutuhkan obat analgetik dengan kecepatan absorbsi yang cepat untuk menghasilkan efek terapi yang lebih cepat. Ibuprofen sebagai obat antiinflamasi non steroid memberikan bioavailabilitas oral rendah dan memiliki kelarutan dalam air yang rendah serta laju disolusi yang lambat. Penelitian ini bertujuan membuat ibuprofen nanopartikel untuk mempercepat disolusi, bioavailabilitas dan efek analgetik secara in vivo. Bahan ibuprofen baku dibuat menjadi nanopartikel menggunakan metode milling dengan kecepatan 1400 rpm selama 30 jam hingga didapatkan ukuran partikel lebih kecil dari 100 nm. Ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel dikarakterisasi menggunakan SEM (Scanning electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), DTA (differential thermal analyzer) dan PSD (particle size distribution). Selanjutnya dilakukan uji disolusi, bioavailabilitas (C maks, T maks dan AUC) dan efek analgetik terhadap kelinci dengan metode plantar test menggunakan alat inframerah. Karakteristik ukuran partikel ibuprofen baku (40 µm) berbeda dibandingkan ibuprofen nanopartikel (50-100 nm), karakteristik titik lebur ibuprofen baku diperoleh pada suhu 101,5 C dan ibuprofen nanopartikel pada suhu 100,9 C, karakteristik pola difraksi sinar-x menunjukkan puncak dan pola difraksi yang sama yaitu pada daerah 6, 12, 15, 16, 18, 20, 21, 22 dan 28 (2θ ), tetapi ibuprofen nanopartikel menunjukkan intensitas puncak yang lebih rendah dibandingkan ibuprofen baku. Hasil uji disolusi ph 1,2 terdapat perbedaan terhadap ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel diperoleh kadar puncak di menit ke-120 sebesar 22,77% dan 48,77%, sedang pada ph 7,2 ibuprofen nanopartikel sangat cepat terlarut pada menit ke-5 mencapai 93,58%, sedangkan ibuprofen baku 61,00%. Hasil pengujian bioavailabilitas ibuprofen baku dan nanopartikel secara berturut-turut untuk C maks 43,161 ± 1,373 dan 49,227 ± 0,610 µg/ml (p > 0,05), t maks 315 ± 0,00 dan 135 ± 0,00 menit (p < 0,05), AUC 14883,791 ± 531,393 dan 17190,779 ± 141,967 menit.µg/ml (p > 0,05). Efek terlihat pada menit ke-135 dimana ibuprofen nanopartikel mencapai konsentrasi 42,194 µg/ml dengan ketahanan selama 102,2 detik sedangkan ibuprofen baku konsentrasi 16,877 µg/ml dengan ketahanan selama 63,608 detik. Hasil pengujian secara in vitro pada ph 1,2 dan ph 7,2 mempunyai korelasi terhadap uji in vivo dengan koefisien korelasi (R ² ) adalah 0,8262, 0,9178, 0,9645 dan 0,9843. Pengecilan ukuran partikel ibuprofen dari mikropartikel menjadi nanopartikel sangat mempengaruhi laju disolusi, parameter bioavailabilitas serta meningkatkan kecepatan kerja ibuprofen untuk menghasilkan efek analgetik. Kata kunci: ibuprofen, nanopartikel, disolusi, bioavailabilitas dan analgetik.

EFFECT OF NANOPARTICLES IBUPROFEN ON DISSOLUTION, BIOAVAILABILITY AND ANALGESIC EFFECT BY IN VIVO Abstract In the treatment of pain, required fast absorption of analgesic drug to produce more rapid therapeutic effect. Ibuprofen is a drug used for the treatment of pain, inflamation and fever. Ibuprofen as non steroidal anti-inflammatory drug provides low oral bioavailability and has low water solubility and slow rate dissolution. This research aims to make nanoparticle ibuprofen to raise dissolution rate, bioavailability and analgesic effect as in vivo. Ibuprofen raw materials are made into nanoparticles size with milling method with rate 1400 rpm for 30 minutes to obtained a smaller particle size of 100 nm. The raw ibuprofen and the nanoparticles ibuprofen were characterized by using SEM (scanning electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), DTA (differential thermal analyzer), and PSD (particle size distribution). Then dissolution test, bioavailability (C max, T max and AUC), and the analgesic effect on rabbits with plantar test method using the infrared devices. The particle size characteristics of raw ibuprofen (40 μm) is different than nanoparticles ibuprofen (50-100 nm), the melting point characteristics of raw ibuprofen obtained at a temperature of 101.5 C and nanoparticles ibuprofen at a temperature of 100.9 C, patterns X-ray diffraction characteristic shows the peak and the diffraction pattern is the same in area 6, 12, 15, 16, 18, 20, 21, 22 and 28 (2θ ), but nanoparticles ibuprofen showed lower peak intensity than raw ibuprofen. The results of dissolution testing ph 1.2 there is a difference to the raw ibuprofen and nanoparticles ibuprofen obtained peak levels in minute 120 by 22.77% and 48.77%, while at ph 7.2 nanoparticles ibuprofen very quickly dissolved in the minute 5 reached by 93.58%, while raw ibuprofen reached by 61.00%. The resulted bioavailability test from raw ibuprofen and nanoparticles ibuprofen consecutive results for C max 43.161 ± 1.373 and 49.227 ± 0.610 µg/ml (p > 0.05), t maks 315 ± 0.00 and 135 ± 0.00 minutes (p < 0,05), and AUC 14883.791 ± 531.393 and 17190.779 ± 141.967 µg/ml. minutes (p > 0,05). There relationship increased ibuprofen concentrations in plasma with analgesic effect between raw ibuprofen and nanoparticles ibuprofen, which looks at minute 135 concentrations reached for ibuprofen nanoparticles 42.194 µg/ml and has resistance 102.2 seconds, while the concentration of raw ibuprofen 16.877 µg/ml and has resistance 63.60 seconds. Testing in vitro-in vivo correlation of raw ibuprofen and ibuprofen nanoparticles were tested in vitro at ph 1.2 and ph 7.2 has a correlation with test in vivo and the correlation coefficient (R²) are 0.8262, 0.9178, 0.9645 and 0.9843. Decreasing ibuprofen particle size from microparticle to nanoparticle greatly affect the dissolution rate, bioavailability parameters and to increases the work of ibuprofen to produce an analgesic effect. Keywords: ibuprofen, nanoparticle, dissolution, bioavailability and analgesic.

DAFTAR ISI Halaman JUDUL... LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... SURAT PERYATAAN... KATA PENGANTAR... ABSTRAK... ABSTRACT... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR SINGKATAN... i iii iv v vi viii ix x xiv xv xvii xviii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Kerangka Pikir... 4 1.3 Perumusan Masalah... 6 1.4 Hipotesis... 6 1.5 Tujuan... 7 1.6 Manfaat... 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 8 2.1 Nanopartikel... 8 2.1.1 Metode emulsifikasi... 9

2.1.2 Metode presipitasi... 9 2.1.3 Metode milling... 10 2.1.4 Metode fluida superkritis... 10 2.1.5 Metode polimerisasi monomer... 10 2.1.6 Metode polimer hidrofilik... 11 2.2 Disolusi... 11 2.3 Nyeri... 13 2.4 Klasifikasi Nyeri... 15 2.4.1. Nyeri berdasarkan tempatnya... 16 2.4.2 Nyeri berdasarkan sifat... 16 2.4.3 Nyeri berdasarkan waktu serangan... 17 2.5 Obat Analgetika... 19 2.5.1 Obat analgetika narkotik... 19 2.5.2 Obat analgetika non narkotik... 20 2.6 Ibuprofen... 21 2.6.1 Farmakokinetik... 22 2.6.2 Farmakodinamik... 22 2.6.3 Dosis... 22 2.6.4 Penggunaan klinis... 23 2.6.5 Efek samping... 24 2.7 Biofarmasetika... 25 2.8 Bioavailabilitas... 26 2.9 Metode Pengujian Analgetika... 27 BAB III METODE PENELITIAN... 28

3.1 Rancangan Penelitian... 28 3.2 Tempat dan Waktu Penelitian... 28 3.3 Bahan dan Alat... 29 3.3.1 Bahan... 29 3.3.2 Alat... 29 3.4 Pembuatan Nanopartikel Ibuprofen... 29 3.5 Pengujian Karakterisasi Ibuprofen Baku dan Ibuprofen Nanopartikel... 30 3.5.1 Scanning electron microscope (SEM)... 30 3.5.2 Particle size distribution (PSD)... 30 3.5.3 X-ray diffraction (XRD)... 30 3.5.4 Diffrential thermal analyzer (DTA)... 30 3.6 Pembuatan Larutan... 31 3.6.1 Pembuatan larutan induk baku ibuprofen... 31 3.6.2 Pembuatan kurva kalibrasi larutan ibuprofen... 31 3.6.3 Pembuatan medium cairan usus buatan (medium ph 7,2)... 31 3.6.4 Pembuatan cairan lambung buatan (medium ph 1,2)... 31 3.6.5 Pembuatan larutan natrium hidroksida 0,2 N... 31 3.7 Pengujian Disolusi Ibuprofen Baku dan Ibuprofen Nanopartikel... 32 3.8 Penentuan Bioavailabilitas Obat... 32 3.8.1 Penyiapan hewan percobaan... 32 3.8.2 Pemberian obat secara oral pada hewan percobaan... 32 3.8.3 Penentuan bioavaibilitas ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel setelah pemberian peroral... 33

3.9 Pengujian Analgetik dengan Metode Plantar Test... 33 3.10 Analisis Statistik... 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 35 4.1 Hasil Karakterisasi Ibuprofen Baku dan Nanopartikel... 35 4.1.1 Scanning electron microscopy (SEM)... 35 4.1.2 Particle size distribution (PSD)... 36 4.1.3 Diffrential thermal analyzer (DTA)... 37 4.1.4 X-ray diffraction (XRD)... 38 4.2 Kurva Kalibrasi Ibuprofen dalam Plasma... 39 4.3 Pengujian Kecepatan Disolusi Ibuprofen Baku dan Ibuprofen Nanopartikel dalam ph 1,2 dan 7,2... 40 4.4 Hasil Penentuan Kadar Ibuprofen Baku dan Nanopartikel dalam Plasma... 42 4.5 Hasil hubungan konsentrasi ibuprofen dalam plasma terhadap uji efek analgetik... 48 4.7 Hasil Penentuan Korelasi Pengujian In Vitro dengan In Vivo... 51 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 54 5.1 Kesimpulan... 54 5.2 Saran... 55 DAFTAR PUSTAKA... 56

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Dosis ibuprofen dewasa dan anak-anak... 23 Tabel 4.1 Data rata-rata konsentrasi ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel dalam plasma... 45 Tabel 4.2 Data rata-rata parameter ketersediaan hayati ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel dalam plasma... 46 Tabel 4.3 Hubungan konsentrasi obat dalam plasma terhadap efek analgetik... 49 Tabel 4.4 Konsentrasi rata-rata konsentrasi ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel pada ph 1,2 dan dalam plasma... 51 Tabel 4.5 Konsentrasi rata-rata konsentrasi ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel pada ph 7,2 dan dalam plasma... 51

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Kerangka pikir penelitian... 5 Gambar 2.1 Bagan mekanisme terjadinya nyeri... 15 Gambar 2.2 Rumus bangun ibuprofen... 22 Gambar 4.1 Hasil SEM ibuprofen baku... 35 Gambar 4.2 Hasil SEM ibuprofen nanopartikel... 36 Gambar 4.3 Hasil PSD ibuprofen nanopartikel... 37 Gambar 4.4 Hasil pengukuran DTA ibuprofen baku terhadap ibuprofen nanopartikel... 38 Gambar 4.5 Grafik hasil difraksi sinar-x dari ibuprofen baku... 39 Gambar 4.6 Grafik hasil difraksi sinar-x dari ibuprofen nanopartikel... 39 Gambar 4.7 Kurva kalibrasi ibuprofen dalam plasma... 40 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Hasil disolusi ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel pada ph 1,2... 40 Hasil disolusi ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel pada ph 7,2... 41 Gambar 4.10 Hasil pengukuran ibuprofen baku dan nanopartikel dalam plasma dengan spektrofotometer UV... 43 Gambar 4.11 Perbedaan nilai C maks (µg/ml) terhadap rata-rata ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel... 46 Gambar 4.12 Perbedaan nilai t maks (menit) terhadap rata-rata ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel... 47 Gambar 4.13 Perbedaan nilai AUC (menit.µg/ml) terhadap rata-rata ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel... 48 Gambar 4.14 Grafik pengujian efek analgetik ibuprofen baku dan nanopartikel... 49 Gambar 4.15 Hasil korelasi in vitro ph 1,2 vs in vivo dari ibuprofen baku... 52

Gambar 4.16 Hasil korelasi in vitro ph 1,2 vs in vivo dari ibuprofen nanopartikel... 52 Gambar 4.17 Hasil korelasi in vitro ph 7,2 vs in vivo dari ibuprofen baku... 53 Gambar 4.18 Hasil korelasi in vitro ph 7,2 vs in vivo dari ibuprofen nanopartikel... 53

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Setifikat analisis ibuprofen... 63 Lampiran 2 Nilai disolusi ibuprofen baku pada ph 1,2 (cairan lambung)... 64 Lampiran 3 Nilai disolusi ibuprofen nanopartikel pada ph 1,2 (cairan lambung)... 65 Lampiran 4 Nilai disolusi ibuprofen baku pada ph 7,2 (cairan usus). 66 Lampiran 5 Nilai disolusi ibuprofen nanopartikel pada ph 7,2 (cairan usus)... 67 Lampiran 6 Perhitungan dosis kesetaraan pada hewan... 68 Lampiran 7 Hasil penentuan kadar ibuprofen baku dalam plasma... 69 Lampiran 8 Lampiran 9 Hasil penentuan kadar ibuprofen nanopartikel dalam plasma... 70 Hasil perhitungan parameter bioavailabilitas ibuprofen baku dalam plasma... 71 Lampiran 10 Hasil perhitungan parameter bioavailabilitas ibuprofen nanopartikel dalam plasma... 72 Lampiran 11 Pengujian statistik ibuprofen baku dan ibuprofen nanopartikel secara manual menggunakan uji beda antar dua rata-rata... 73 Lampiran 12 Hasil pengujian efek analgetik ibuprofen baku... 79 Lampiran 13 Hasil pengujian efek analgetik ibuprofen nanopartikel... 80 Lampiran 14 Alat scanning electron microscopy... 81 Lampiran 15 Alat x-ray diffraction... 82 Lampiran 16 Alat dissolusi tipe dayung... 83 Lampiran 17 Alat sentifuse... 84 Lampiran 18 Lemari pendingin... 85 Lampiran 19 Alat pengujian analgetik (plantar test)... 96

DAFTAR SINGKATAN µg : Mikrogram AINS : Anti inflamasi non steroid AUC : Area di bawah kurva BB : Berat badan BCS : Biopharmaceutical Classification System CO 2 : Karbon dioksida COX I : Siklooksigenase I COX II : Siklooksigenase II Cu : Cuprum C maks : Konsentrasi obat maksimum di dalam darah DTA : Differential Thermal Analysis F : Bioavailabilitas HEM : High Energy Milling Kg : Kilogram KH 2 PO 4 : Kalium dihidrogen phospat kv : Kilovolt FDA : Food and Drug Administration HCl : Asam klorida IVIVC : In Vitro In Vivo Correlation LIB : Larutan induk baku LIPI : Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia LTB4 : Leukotrien B4 LTC4 : Leukotrien C4 LTD4 : Leukotrien D4 LTE4 : Leukotrien E4 ma : MiliAmper nm : nanometer NaOH : Natrium hidroksida O 2 : Oksigen p.o : per oral PACA : Polialkilsianoakrilat PDA : Particle Distribution Analysis PGE 2 : Prostaglandin Tipe E2 PGI2 : Prostasiklin ph : Logaritma hidrogen Puspitek : Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi R : Rectus R² : Korelasi RA : Rheumatoid arthritis RPM : Rotasi per menit S : Sinister SEM : Scanning electron microscope TCA : Tri chlor asetat T maks XRD : Waktu obat mencapai konsentrasi maksimum di dalam plasma darah : X-Ray Diffraction