Transcript FARMASI FISIK I - propesorkay

FARMASI FISIK I
Dr. Tedjo Yuwono, Apt
MATERI KULIAH
1.
RHEOLOGY
(Ilmu tentang Sifat Alir Zat/Larutan)
Antara lain mempelajari viscosity (kekentalan),
pembuatan formulasi sediaan suspensi dan emulsi
2.
HYGROSCOPISITY
(Penarikan Lembab)
Antara lain mempelajari kelembaban RH ruang, RH0
bahan obat, sifat higroskopisitas bahan obat,
kaitannya dengan stabilitasnya.
RHEOLOGY
1.
Pertama kali yang menggunakan istilah
Rheology menurut Fisher, adalah:
Bingham dan Crawford
2.
Istilah tersebut digunakan untuk
menggambarkan:
a. Aliran dan sifat alir pada zat cair
b. Deformasi pada zat padat
FANFAAT RHEOLOGY
1.
Rheology banyak digunakan di:
Industri cat, tinta, material/bahan untuk membuat jalan,
produk hasil peternakan dan pertanian, selanjutnya banyak
dimanfaatkan dalam Bidang Farmasi
2.
Di industri farmasi:
a. pengisian sediaan cair dalam wadah (botol,
ampul, tube dsb),
b. Saran dari Scott-Blair: diaplikasikan pada formulasi sediaan sirup, injeksi suspensi, emulsi,
cream, tablet salut dan supositoria
c. Untuk formulasi cream, pasta atau lotion dengan
konsistensi dan kelembutan yang dapat diterima
pasien, dengan hasil produk reprodusible.
APLIKASI RHEOLOGY
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Pada pencampuran (mixing) dan pentabletan
Aliran bahan
3. Pemasukan obat dalam wadah (dalam tube atau
botol)
4. Aliran lewatnya obat melalui jarum injeksi
Pengeluaran dari tube saat digunakan
Aliran granul pada waktu produksi tablet/kapsul
Analisis pembungkus, etiket untuk menghinadi
pemalsuan
PRINSIP DASAR RHEOLOGY
• Pada dasarnya Rheologi adalah ilmu yang
mengkaitkan hubungan antara tekanan gesek
(Shearing Stress) dengan kecepatan gesek
(Shearing Rate) yang terjadi untuk suatu cairan
• Kurva yang dihasilkan dari hubungan
tersebutdisebut Rheogram
Catatan: Satuan koordinat kurva tsb:
Shearing stress dlm F = F’/A (dyne cm-2)
Shearingrate dlm G = dv/dr (det-1)
BERBAGAI MACAM TIPE ALIR
Dikenal ada 2 golongan tipe alir:
1. Tipe Alir Newton
2. Tipe Alir Non-Newton:
a. Tipe Alir Plastik
b. Tipe Alir Pseudoplastik
c. Tipe Alir Dilatan
dv/dt
(det -1)
Aliran Dilatan (4)
Aliran Plastik (2)
Aliran
Pseudoplastik (3)
Aliran Newton (1)
f
F = F’/A (dyne/cm-2)
Gambar: Berbagai macam tipe Rheogram :
( 1 ). Rheogram tipe alir Newton ( 2 ) tipe alir Plastik
( 3 ). tipe alir Pseudoplastik, ( 4 ). Tipe alir dilatan
PENGGOLONGAN ALAT
ADA ALAT KHUSUS UNTUK PENENTUAN
VISKOSITAS ZAT :
1. TIPE ALIR NEWTON
( Dapat digunakan sembarang viskosimeter )
2. TIPE ALIR NON-NEWTON
( Hanya dapat ditentukan dengan memakai alat-alat
khusus )
SISTEM NEWTON
1.
Cairan ini mengikuti Hk. Newton mengenai aliran zat cair.
2.
Hk. Newton mengenai aliran zat cair:
a. Antara kecepatan alir/kecepatan geser atau
Shearing rate (dv/dr) sebanding dengan kecepatan alir/tekanan geser atau shearing stress
(F = F’/A) yang diberikan.
b. Hubungan tersebut bila digambarkan dalam
kurva Rheogram, menghasilkan kurva linear melalui titik 0,0 dengan slope disebut fluidity : Ǿ = 1/η
F’/A
dv/dr = 1/η F’/A atau η =
dv/dr
GAMBARAN
SATUAN UNTUK G = dv/dr
Jika air dialirkan melalui suatu pipa:
F
dr
1. Air tsb mengalir karena ada tekanan,
misal F dyne/cm2
2. Molekul-molekul air yang berada di bagian tengah
paling cepat mengalir
3. Makin ketepi secara gradual kecepatan
menurun secara linear, dan yang menempel dinding pipa tidak mengalir
Catatan: panjang anak panah menggambarkan kecepatan
alir; G = dv/dr = cm det-1/cm = det-1
(1)
dv/dr
(det-1)
Shearing rate
fluidity ( 1 )
(2)
fluidity ( 2 )
Shearing stress, F = FA (dyne/cm2)
Gambar: Dua rheogram cairan tipe alir Newton dng viskositas berbeda
SATUAN VISKOSITAS
Ada dua cara dalam menyatakan viskositas zat cair:
•
Koefisien viskositas atau disebut viskositas saja dengan
satuan:
Poise (Ps) atau centipoise (cps):
dalam satuan cgs:
Poise = dyne det cm-2
= g cm-1 det-1
Centi-poise: 1 cps = 0,01 Poise (Ps)
2.
Kinematic viscosity dapat dinyatakan dengan satuan
Stokes (S) atau centistoke (cS):
Centi-stokes: 1 cS = 0,01 S
PENGARUH SUHU TREHADAP VISKOSITAS
1.
2.
3.
Suatu zat dapat berubah fase: padat, cair atau gas oleh
pengaruh suhu.
Perbedaan viskositas masing-masing sangat jauh; fase
padat
tak terhingga, fase gas
sangat kecil, dan
fase cair
berada di antaranya.
Dalam fase cair hubungan viskositas dan suhu, dapat
dinyatakan dengan persamaan Arrhenius:
η = A e Ea/RT
atau ln η = ln A + Ea/RT
PENGARUH KONSENTRASI
TERHADAP VISKOSITAS CAIRAN
1.
Untuk sistem dispersi kasar, misalnya emulsi:
a. Dispersi sangat encer:
η = ηo (1 + 2,5 Cv)
b. Dispersi dengan kadar lebih tinggi:
η = ηo (1 + 2,5 Cv + 14,1 Cv2)
2.
Untuk larutan koloid berlaku persamaan:
η = ηo e kC
atau ln η = ln ηo + k C
atau log η = log ηo + k/2,303 C
SISTEM NON-NEWTON
1. Sistem ini tidak mengikuti Hk Newton mengenai
aliran zat cair
2. Ada 3 tipe sifat alir Non-Newton:
a. Aliran plastik
b. Aliran pseudoplastik
c. Aliran dilatan
3. Sebagian besar sediaan obat bentuk cair dan
semipadat termasuk golongan ini, misalnya:
larutan koloidal, suspensi cair, emulsi, cream
dan salep.
ALIRAN PLASTIK
1.
2.
3.
4.
5.
Sering disebut Bingham bodies
Rheogramnya hubungan dv/dr vs F’/A atau F, linear dan
tidak melalui titik 0,0 tetapi memotong sumbu F di f,
perpotongan ini disebut yielt value
Harga f ini diasumsikan sebagai titik perubahan fase padat ke
fase cair dengan naiknya tekanan, dan merupakan indikasi
kekuatan flokulasi partikel-partikelnya
Rheogramnya mengikuti persamaan:
F - f
G = 1/U (F – f) atau U =
G
Sistem ini termasuk golongan shear thinning system
Contoh: F = 8000 dyne/cm2, f = 5.200 dyne/cm2 dan
U = 150/det. Berapa poise plastic viscosity-nya
ALIRAN PSEUDOPLASTIK
1.
2.
3.
Yang termasuk kelompok tipe alir ini a.l. sistem koloid:
larutan gom, tragacantha, natr. alginat, CMC dan metilselulose, juga beberapa sediaan suspensi dan emulsi
Oleh shearing stress ada perubahan ikatan antar partikel dari
sistem flukulasi
deflokulasi, sehingga adanya stress
vikositasnya turun
disebut shear thinning system
Menurut Martin dkk, rheogramnya merupakan persamaan
eksponensial dan melalui titik 0,0 :
G = 1/η’ F N atau
Log G = N log F - log η’
Catatan:
Harga N > 1 dan dengan tanda positif
ALIRAN DILATAN
1.
2.
3.
4.
Biasanya terjadi pada sediaan suspensi dengan fase dispers
> 50 % yang daya hambatnya meningkat dengan
meningkatnya Shearing rate (G)
Padea sistem ini terjadi dilatasi susunan partikelnya. Oleh
adanya shear suspensi yang tadinga memiliki sisten
deflokulasi
flokulasi dengan adanya shear
Rheogramnya analog dengan rheogram Sistem
Pseudoplastik, tetapi N memiliki harga positif lebih kecil dari
satu, dengan rumus:
G = 1/ η’ F N atau Log G = N log F - log
Sistem ini sering juga disebut Shear Thickening System,
kerena η’ maningkat dengan naiknya shearing stress.
THIXOTROPY
1.
2.
3.
4.
5.
Thixotropy adalah suatu pemulihan isotermik yang lambat
pada pendiaman suatu bahan yang kehilangan
konsistensinya karana shearing
Terbentuk karena ada pemecahan struktur olehadanya shear,
tetapi tidak segera terbentuk kembali setelah shear
dihentikan
Pada rheogramnya, antara kurva naik tidak berimpit dengan
kurva turun. Kurva turun berada di sebelah kiri kurva naik,
dan celah yang terbentuk disebut ” hysterisis loop”
Ketika ada shear terjadi aliran, struktur pecah
mengalami transformasi dari gel
sol, terjadi shear thinning,
setelah shear dihilangkan struktur semula tidak segera
terbentuk.
Rheogram yang terbentuk sangat tergantung pada: laju
peningkatan shear, laju pengurangan shear, lama perlakuan
dv/dt
(det -1)
(2)
(1)
histerisis loop
histerisis loop
f
F/A (dyne/cm-2)
Gambar: Rheogram yang menunjukkan adanya thiksotropi:
( 1 ) tipe alir plastik thiksotropi
( 2 ). tipe alir pseudoplastik thiksotropi
DERAJAT THIXOTROPY
1.
2.
3.
4.
Pada dasarnya besarnya derajat thixotropy dapat dilihat dari
luas hysterisis loop.
Secara kuantitatif dapat diukur melalui 2 cara, dengan
persamaan sbb.:
U1 - U2
2 (U1 - U2)
a. B =
b. M =
ln t2/t1
ln (v2/v1)2
Rheogram thixotropy, sering tidak normal seperti yang
digambarkan: bentuk yang lain sering disebut bentuk
kembung (Bugle) dan bentuk Taji (Spur)
Dapat pula dijumpai sistem Thixotropy negatif atau
Antithixotropy.
t2
t1
1/U1
dv/dt
1/U2
f
F/A (dyne/cm-2)
Gambar: Rheogram untuk menentukan besarnya derajat
thixotropi