POLIMER FARMASETIKAPOLIMER FARMASETIKA

DhadhangDhadhang WahyuWahyu KurniawanKurniawan

LaboratoriumLaboratorium FarmasetikaFarmasetika UnsoedUnsoed

@@DhadhangDhadhang--WKWK

6/19/20136/19/2013 11

POLIMERPOLIMER

�� PendahuluanPendahuluan

�� DefinisiDefinisi

�� BeratBerat molekulmolekul polimerpolimer

PenentuanPenentuan beratberat molekulmolekul polimerpolimer�� PenentuanPenentuan beratberat molekulmolekul polimerpolimer

�� PolimerPolimer sebagaisebagai zatzat pengentalpengental

�� PembentukanPembentukan gel, gel, koaservasikoaservasi dandan

mikroenkapsulasimikroenkapsulasi

6/19/20136/19/2013 22

INTRODUCTIONINTRODUCTION

�� PolimerPolimer digunakandigunakan secarasecara luasluas dalamdalam

kehidupankehidupan kitakita seharisehari--harihari..

�� DalamDalam sediaansediaan farmasetikafarmasetika polimerpolimer

mempunyaimempunyai beberapabeberapa aplikasiaplikasi, , a.la.l: :

07/09/201007/09/2010 33

mempunyaimempunyai beberapabeberapa aplikasiaplikasi, , a.la.l: :

dalamdalam pembuatanpembuatan botolbotol, syringes, , syringes,

vials, vials, cathaterscathaters, , dandan jugajuga dalamdalam

formulasiformulasi obatobat. .

What is Polymer?What is Polymer?

�� KataKata “Polymer” “Polymer” berasalberasal daridari bahasabahasa

YunaniYunani “Poly“Poly” yang ” yang bberartierarti banbanyayak dank dan

“Meros” “Meros” yang berarti bagianyang berarti bagian--bagian. bagian.

�� Definisi: Definisi:

07/09/201007/09/2010 44

�� 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.

�� PolimerPolimer merupakanmerupakan MAKROMOLEKULMAKROMOLEKUL

�� 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 2. Material nonbiologis

Contoh : plastik, serat sintetik Contoh : plastik, serat sintetik

6/19/20136/19/2013 55

CH2 CHCH2 CHH - 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

CH3

Polimer Monomer unit ulangan

Polietilena CH2 = CH2 - CH2CH2 –

poli(vinil klorida) CH2 = CHCl - CH2CHCl –

Poliisobutilena

Contoh Contoh

2

CH3

2 C

CH3

Poliisobutilena

CH2 C

CH3

CH3

CH2 C

CH3

CH3

6/19/20136/19/2013 66

Tata Nama Menurut IUPACTata Nama Menurut IUPAC

1.1. PengidentifikasianPengidentifikasian unit struktural terkecil (unit struktural terkecil (USTUST))

2.2. Sub unit Sub unit USTUST 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. SubstituenSubstituen--substituen diberi nomor dari kiri ke substituen diberi nomor dari kiri ke kanankanan

4.4. Nama Nama USTUST 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 perlu), dan diawali dengan polipoli

6/19/20136/19/2013 77

Tata Nama Menurut IUPACTata 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. Polimerdarpada polimer vinil. Polimer--polimer ini polimer ini

biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan biasanya dinamai sesuai dengan

monomer mulamonomer mula--mula mula atauatau gugus gugus

fungsional dari unit ulangan.fungsional dari unit ulangan.

�� Contoh : nylon, umumnya disebut nylonContoh : nylon, umumnya disebut nylon--

6,6 (66 atau 6/6), 6,6 (66 atau 6/6),

6/19/20136/19/2013 88

Tata Nama (Nomenklatur)Tata Nama (Nomenklatur)

TTaktisitas 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

CH3

6/19/20136/19/2013 99

Nama 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]

6/19/20136/19/2013 1010

Poli(α-metil stirena)CH2C

CH3

Poli(1-pentena)

CH2CH

CH2CH2CH36/19/20136/19/2013 1111

Proses PolimerisasiProses Polimerisasi

MonomerMonomer polimerisasi Polimer

1. Polimerisasi kondensasi: polimerisasi yang disertai

dengan pembentukan molekul kecil (H2O, NH3

2. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan2. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan

pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer.

n H2C = CH CH2 C

Cl Cl

H

n

polivinilklorida (PVC)vinilklorida6/19/20136/19/2013 1212

N O

CHCH2

Vinilpirolidon, suatu monomer, jika dipolimerisasi

akan menjadi polivinilpirolidon (Povidone)

CHCH2

N O

n

Vinilpirolidon

Povidone

6/19/20136/19/2013 1313

Contoh polimerisasiContoh polimerisasi

monomer Unit Ulangan terikat secara

kovaken dengan unit ulangan lainnya

CH2CH2H2C CH2n

n

etilena Polimer polietilena

n H2N C C N C C

OR

H

HR O

H

OH

n

- H2O

asam amino polipeptida6/19/20136/19/2013 1414

Derajat PolimerisasiDerajat Polimerisasi

�� Merupakan Merupakan jumlah unit ulangan dalam jumlah unit ulangan dalam

rantairantai

�� Mn = DP x M0Mn = DP x M0

DimanaDimana. MDPM n=

DimanaDimana

MnMn = berat molekul rata= berat molekul rata--rata polimerrata polimer

M0M0 = berat molekul unit ulangan ( sama = berat molekul unit ulangan ( sama

dengan berat molekul monomer)dengan berat molekul monomer)

DPDP = derajat polimerisasi= derajat polimerisasi

0. MDPM nn =

6/19/20136/19/2013 1515

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.

6/19/20136/19/2013 1616

�� KopolimerKopolimer::

PolimerPolimer dibentukdibentuk daridari duadua atauatau

lebihlebih monomer yang monomer yang berbedaberbeda

-- [A [A –– B B –– A A –– B B –– A A –– B] B] ––

�� HomopolimerHomopolimer ::

07/09/201007/09/2010 1717

�� HomopolimerHomopolimer ::

PolimerPolimer dibentukdibentuk daridari ikatanikatan

monomer yang monomer yang identikidentik

-- [A [A –– A A –– A A –– A A –– A] A] --

KopolimerKopolimer

�� 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 (Bdan monomer ke dua (B

6/19/20136/19/2013 1818

JenisJenis KopolimerKopolimer

1.1. KopolimerKopolimer blokblok

--AA--AA--AA--AA--AA--------------------BB--BB--BB--BB--BB--

A Bm nm n

2. Kopolimer graft (tempel/cangkokA A A A A A

B

B

B

B

B

B

B

B

B

A

B

kopolimer sisir

AA

A

AA

A

B

AA

kopolimer bintang6/19/20136/19/2013 1919

Jenis KopolimerJenis Kopolimer

33.. KopolimerKopolimer AcakAcak

-A-B-A-B-B-A-B-

4. Kopolimer bergantian (alternating)4. Kopolimer bergantian (alternating)

Kopolimer yang teratur yang mengandung

sequensial (deretan) bergantian dua unit monomer

-A-B-A-B-

6/19/20136/19/2013 2020

Berat molekul polimerBerat molekul polimer

�� Menentukan aplikasi polimer tersebutMenentukan aplikasi polimer tersebut

�� Sebagai indikator dalam sintesa dan Sebagai indikator dalam sintesa dan

proses pembuatan produk polimerproses pembuatan produk polimerproses pembuatan produk polimerproses pembuatan produk polimer

�� Studi kinetika reaksi polimerisasiStudi kinetika reaksi polimerisasi

�� Studi ketahanan produk polimer dan efek Studi ketahanan produk polimer dan efek

cuaca terhadap kualitas produkcuaca terhadap kualitas produk

6/19/20136/19/2013 2121

Penentuan Berat Molekul PolimerPenentuan Berat Molekul Polimer

�� Analisis gugus fungsional secara fisik atau Analisis gugus fungsional secara fisik atau

kimiakimia

�� Pengukuran sifat koligatifPengukuran sifat koligatif

�� Hamburan cahayaHamburan cahaya�� Hamburan cahayaHamburan cahaya

�� UltrasentrifugasiUltrasentrifugasi

�� Pengukuran viskositas larutan encerPengukuran viskositas larutan encer

�� Gel Permeation chromatographyGel Permeation chromatography

6/19/20136/19/2013 2222

Klasifikasi PolimerKlasifikasi Polimer

BerdasarkanBerdasarkan asalasal atauatau sumbernyasumbernya

1.1. PolimerPolimer AlamAlam

�� TumbuhanTumbuhan : : karetkaret alamalam, , selulosaselulosa

�� HewanHewan : wool, : wool, suterasutera�� HewanHewan : wool, : wool, suterasutera

�� mineralmineral

2.2. PolimerPolimer SintetikSintetik

�� hasilhasil polimerisasipolimerisasi kondensasikondensasi

�� hasilhasil polimerisasipolimerisasi adisiadisi

6/19/20136/19/2013 2323

Berdasarkan strukturnyaBerdasarkan strukturnya

�� Polimer linierPolimer linier

�� Polimer bercabangPolimer bercabang

�� Polimer jaringan tiga dimensiPolimer jaringan tiga dimensi

6/19/20136/19/2013 2424

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: Contoh: polimer penghantar arus dan polimer penghantar arus dan foton, polimer peka cahaya, membran, foton, polimer peka cahaya, membran, biopolimerbiopolimer

6/19/20136/19/2013 2525

A. A. BerdasarkanBerdasarkan asalnyaasalnya::

a) a) PolimerPolimer AlamAlam::

e.g. Proteins e.g. Proteins –– Collagen, Keratin, AlbuminCollagen, Keratin, Albumin

Carbohydrates Carbohydrates –– starch, cellulose, starch, cellulose,

glycogen.glycogen.

DNA, RNA DNA, RNA

Synthetic Polymers :Synthetic Polymers :

KlasifikasiKlasifikasi PolimerPolimer

07/09/201007/09/2010 2626

b)b) Synthetic Polymers :Synthetic Polymers :

e.g. polyesters, e.g. polyesters, polyanhydridespolyanhydrides, polyamides., polyamides.

B. B. BerdasarkanBerdasarkan BioBio--stability :stability :

a)a) BioBio--degradable Polymers :degradable Polymers :

e.g. polyesters, proteins, carbohydrates, etce.g. polyesters, proteins, carbohydrates, etc

b)b) Non Non –– biodegradable Polymers :biodegradable Polymers :

e.g. ethyl cellulose, HPMC, acrylic polymers, e.g. ethyl cellulose, HPMC, acrylic polymers,

silicones.silicones.

C. C. BerdasarkanBerdasarkan TipeTipe ReaksiReaksi PolimerisasiPolimerisasi::

a) a) PolimerPolimer AdisiAdisi::

MolekulMolekul monomer monomer terikatterikat satusatu samasama

lain lain tanpatanpa kehilangankehilangan atomatom--atom atom

yang lainyang lain

e.g. e.g. AlkeneAlkene monomersmonomers

07/09/201007/09/2010 2727

e.g. e.g. AlkeneAlkene monomersmonomers

b) b) PolimerPolimer KondensasiKondensasi::

BiasanyaBiasanya duadua monomer monomer berbedaberbeda

bergabungbergabung dengandengan disertaidisertai hilangnyahilangnya

sebagiansebagian molekulmolekul, , biasanyabiasanya air. air.

e.g. polyesters, polyamides.e.g. polyesters, polyamides.

D. D. BerdasarkanBerdasarkan InteraksiInteraksi dengandengan Air:Air:

a)a) PolimerPolimer HidrofobikHidrofobik Non Non –– biodegradable biodegradable ::

MerupakanMerupakan senyawasenyawa inert inert dandan dieliminasidieliminasi utuhutuhdaridari tempattempat aplikasiaplikasi. .

e.g. polyethylene e.g. polyethylene –– vinyl acetate, polyvinyl vinyl acetate, polyvinyl chloride.chloride.

b)b) HydrogelsHydrogels ::

PolimerPolimer iniini mengembangmengembang tapitapi tidaktidak terlarutterlarut ketikaketika

07/09/201007/09/2010 2828

PolimerPolimer iniini mengembangmengembang tapitapi tidaktidak terlarutterlarut ketikaketikakontakkontak dengandengan air.air.

e.g. polyvinyl e.g. polyvinyl pyrrolidonepyrrolidone

c)c) Soluble PolymersSoluble Polymers::

MerupakanMerupakan polimerpolimer uncrossuncross--linked linked dengandengan beratberatmolekulmolekul moderatmoderat yang yang larutlarut didi dalamdalam air. air.

e.g. HPMC, PEGe.g. HPMC, PEG

d. d. BerdasarkanBerdasarkan interaksiinteraksi dengandengan air air

d) Biodegradable Polymersd) Biodegradable Polymers ::

PolimerPolimer yang yang hilanghilang daridari tempattempatpemberianpemberian sebagaisebagai responrespon terhadapterhadapadanyaadanya reaksireaksi kimiakimia sepertiseperti hydrolysis.hydrolysis.adanyaadanya reaksireaksi kimiakimia sepertiseperti hydrolysis.hydrolysis.

e.g. e.g. PolyacrylicPolyacrylic acid. acid. PolyglycolicPolyglycolicacid.acid.

6/19/20136/19/2013 2929

KarakteristikKarakteristik PolimerPolimer yang Idealyang Ideal

�� Inert and compatible Inert and compatible dengandengan lingkunganlingkungan..

�� NonNon--toxic.toxic.

�� MudahMudah diberikandiberikan..

07/09/201007/09/2010 3030

�� MudahMudah diberikandiberikan..

�� FabrikasinyaFabrikasinya mudahmudah dandan tidaktidak mahalmahal

�� MemilikiMemiliki kekuatankekuatan mekanikmekanik yang yang bagusbagus

PemakaianPemakaian PolimerPolimer

dalamdalam BidangBidang FarmasiFarmasi

�� PenutupPenutup karetkaret dandan tube tube plastikplastik alatalat suntiksuntik: : polietilenpolietilen, , polistirenapolistirena, , polikarbonatpolikarbonat

�� PenyalutPenyalut tablet: tablet: hidroksihidroksi propilpropil metilmetilselulosaselulosa, , polietilenpolietilen glikolglikol, CMC, CMC--NaNaselulosaselulosa, , polietilenpolietilen glikolglikol, CMC, CMC--NaNa

�� BahanBahan pengikatpengikat dalamdalam tablet: tablet: akasiaakasia, , gelatingelatin

�� SebagaiSebagai obatobat: insulin, : insulin, metilselulosametilselulosa, , polikarbofilpolikarbofil

�� SebagaiSebagai pembentukpembentuk komplekskompleks: : povidonepovidone6/19/20136/19/2013 3131

AplikasiAplikasi dalamdalam BentukBentuk SediaanSediaan

KonvensionalKonvensional

�� Tablet: Tablet:

-- sebagaisebagai pengikatpengikat

-- untukuntuk menutupimenutupi rasa yang rasa yang tidaktidak enakenak

-- untukuntuk tablet tablet salutsalut enterikenterik

�� Liquids :Liquids :

07/09/201007/09/2010 3232

�� Liquids :Liquids :

-- peningkatpeningkat viskositasviskositas

-- untukuntuk mengendalikanmengendalikan lajulaju

�� Semisolids :Semisolids :

-- dalamdalam sediaansediaan gelgel

-- dalamdalam ointmentsointments

�� In In transdermaltransdermal PatchesPatches

Pembentukan GelPembentukan 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 cairansedangkan 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 cairanpadatan yang terisi oleh cairan

6/19/20136/19/2013 3333

Polimer sebagai zat pengentalPolimer sebagai zat pengental

�� Mempunyai kemampuan yang baik dalam Mempunyai kemampuan yang baik dalam

meningkatkan viskositas larutanmeningkatkan viskositas larutan

�� Contoh: larutan 2% metil selulosa dalam Contoh: larutan 2% metil selulosa dalam

air mempunyai viskositas 80 poiseair mempunyai viskositas 80 poiseair mempunyai viskositas 80 poiseair mempunyai viskositas 80 poise

6/19/20136/19/2013 3434

Koaservasi Koaservasi

�� Merupakan salah satu metode Merupakan salah satu metode

pembentukan mikrokapsul oleh polimerpembentukan 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

polimerpolimer

�� Larutan tersebut di tambah elektrolit, Larutan tersebut di tambah elektrolit,

kemudian didinginkankemudian didinginkan

�� Kemudian dikeringkanKemudian dikeringkan

6/19/20136/19/2013 3535

Aplikasi dalam Penghantaran Obat

Terkendali (Controlled Drug Delivery)

�� Reservoir SystemsReservoir Systems

-- OcusertOcusert SystemSystem

-- ProgestasertProgestasert SystemSystem

-- Reservoir Designed Reservoir Designed TransdermalTransdermal PatchesPatches

07/09/201007/09/2010 3636

-- Reservoir Designed Reservoir Designed TransdermalTransdermal PatchesPatches

�� Matrix SystemsMatrix Systems

�� Swelling Controlled Release SystemsSwelling Controlled Release Systems

�� Biodegradable SystemsBiodegradable Systems

�� OsmoticallyOsmotically controlled Drug Deliverycontrolled Drug Delivery

Biodegradable Polymers Used for Medical Biodegradable Polymers Used for Medical

ApplicationsApplications

�� Natural polymersNatural polymers

�� FibrinFibrin

�� CollagenCollagen

�� ChitosanChitosan

�� GelatinGelatin

HyaluronanHyaluronan ......�� HyaluronanHyaluronan ......

�� Synthetic polymersSynthetic polymers

�� PLA, PGA, PLGA, PCL, PLA, PGA, PLGA, PCL, PolyorthoestersPolyorthoesters GG

�� Poly(Poly(dioxanonedioxanone))

�� Poly(anhydrides)Poly(anhydrides)

�� Poly(Poly(trimethylenetrimethylene carbonate)carbonate)

�� PolyphosphazenesPolyphosphazenes ......