Makalah Eksipien "Hidrogel"

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Hidrogel adalah salah satu bahan polimer potensial yang tidak larut dalam air pada suhu fisiologis atau pH namun membengkak jauh di media berair. Ini adalah bahan polimer cross-linked dalam jaringan tiga dimensi yang dapat menyerap dan mempertahankan jumlah air yang signifikan, menjadikannya bahan yang sesuai untuk berbagai aplikasi di industri bioengineering, biomedis, makanan, dan farmasi. Perilaku tidak larut air dikaitkan dengan adanya hubungan silang kimia atau fisik yang memberikan integritas dan stabilitas fisik pada sistem. Sifat kerucut hidrogel memudahkan perembesan air melalui struktur jaringan yang sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti komposisi kimia, hidrofilisitas.

Metode penautan dan sifat kimia dan fisika dari multi-polimer telah menjadi kepentingan praktis yang bagus dan diterjemahkan ke dalam pengembangan jaringan interpenetrating (IPN). IPN didefinisikan sebagai kombinasi dua polimer dalam bentuk jaringan, setidaknya satu di antaranya disintesis dan / atau dihubungkan silang dalam kehadiran langsung dari yang lain. Hidrogel IPN mencakup keuntungan dari sistem pengiriman obat konvensional maupun baru dengan menawarkan sistem pengiriman obat biokompatibel, mudah dan stabil untuk molekul sekecil obat anti-inflamasi non steroid atau sama besar dengan protein dan peptida. Hidrogel karena biokompatibilitas uniknya, metode sintesis yang fleksibel, kisaran konstituen dan karakteristik fisik yang diinginkan, banyak digunakan di bidang biomedis yang berbeda. Mereka dapat berfungsi sebagai perancah yang memberikan integritas struktural pada konstruksi jaringan, mengendalikan pengiriman obat dan protein ke jaringan dan berfungsi sebagai perekat atau penghalang antara permukaan jaringan dan material. Oleh karena itu, sifat hydrogels penting untuk rekayasa jaringan dan bidang biomedis lainnya.

1.2    Rumusan Masalah

a.         Apa yang dimaksud dengan Hydrogel ?

b.         Apa saja keuntungan dan kerugian Hydrogel?

c.         Apa saja klasifikasi Hydrogel ?

d.        Apa saja metode preprasi Hydrogel ?

1.3    Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini, yaitu:

a.       Untuk mengetahui pengertian Hydrogel

b.      Untuk mengetahui keuntungan dan kerugian dari Hydrogel

c.       Untuk mengetahui klasifikasi Hydrogel

d.      Untuk mengetahui metode preparasi Hydrogel

1.4    Manfaat

Manfaat dari pembuatan makalah ini, yaitu:

a.       Agar mengetahui pengertian Hydrogel

b.      Agar mengetahui keuntungan dan kerugian dari Hydrogel

c.       Agar mengetahui klasifikasi Hydrogel

d.      Agar mengetahui metode preparasi Hydrogel

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertia Hidrogel

Hidrogel dapat didefinisikan sebagai jaringan polimer tiga dimensi, hidrofilik, cross-linked yang memiliki kapasitas untuk menahan air dalam struktur keroposnya. Hidrogel mungkin stabil secara kimiawi atau mungkin akan terdegradasi dan akhirnya hancur dan larut. Mereka disebut gel 'reversibel' atau 'fisik' saat jaringan disatukan oleh keterikatan molekul. Kapasitas menahan air dari hidrogel timbul terutama karena adanya kelompok hidrofilik, yaitu. amino, karboksil dan gugus hidroksil, dalam rantai polimer. Menurut Hoffmann, jumlah air yang ada dalam hidrogel dapat bervariasi dari 10% sampai ribuan kali berat xerogel. Sebuah xerogel dapat didefinisikan sebagai jaringan polimer tanpa air. Kapasitas menahan air dari xerogel bergantung pada jumlah gugus hidrofilik dan kepadatan silang. Semakin tinggi jumlah kelompok hidrofilik, semakin tinggi kapasitas menahan air sementara dengan peningkatan kepadatan penautan silang terjadi penurunan pembengkakan ekuilibrium akibat penurunan kelompok hidrofilik.

Hidrogel dapat didefinisikan sebagai jaringan polimer tiga dimensi, hidrofilik, cross-linked yang memiliki kapasitas untuk menahan air dalam struktur keroposnya. Hidrogel mungkin stabil secara kimiawi atau mungkin akan terdegradasi dan akhirnya hancur dan larut. Mereka disebut gel 'reversibel' atau 'fisik' saat jaringan disatukan oleh keterikatan molekul [20-21]. Kapasitas menahan air dari hidrogel timbul terutama karena adanya kelompok hidrofilik, yaitu. amino, karboksil dan gugus hidroksil, dalam rantai polimer. Menurut Hoffmann, jumlah air yang ada dalam hidrogel dapat bervariasi dari 10% sampai ribuan kali berat xerogel [10]. Sebuah xerogel dapat didefinisikan sebagai jaringan polimer tanpa air. Kapasitas menahan air dari xerogel bergantung pada jumlah gugus hidrofilik dan kepadatan silang. Semakin tinggi jumlah kelompok hidrofilik, semakin tinggi kapasitas menahan air sementara dengan peningkatan kepadatan penautan silang terjadi penurunan pembengkakan ekuilibrium akibat penurunan kelompok hidrofilik.

2.2  Keuntungan dan Kerugian

a.      Keuntugan

Adapun keuntungan dari hidrogel:

·      Karena kandungan airnya yang signifikan, hidroge memiliki tingkat fleksibilitas yang sangat mirip dengan jaringan alami.

·      Pelepasam obba atau nutrisi tepat waktu.

·      Bikompaktibel, biodegradable dan bisa disuntikkan

·      Hidrogel memiliki kemampuan untuk merasakan perubahan pH, suhu, atau konsentrasi metbolit dan melepaskan muatannya akibat perubahan tersebut.

·      Hidrogel juga memiliki sifat transporasi yanng baik dan mudah untuk dimodifikasi.

b.      Kerugian

Adapun kerugian dari hidrogel, yaitu:

·      Biaya tinggi

·      Kekuatan mekanis rendah

·      Bisa sulit ditangani

·      Suli memuat dengan obat/nutrisi

2.3  Klasifikasi Hidrogel

Produk hidrogel dapat diklasifikasikan pada dasar yang berbeda seperti yang dijelaskan di     bawah ini:

a.    Klasifikasi berdasarkan sumbernya

Hidrogel dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok berdasarkan asal alami atau sintetisnya.

·         Hidrogel alami. Hidrogel alami bersifat biodegradable, biokompatibel dan sifat adhesi sel yang baik. Ada dua jenis utama polimer alami yang digunakan untuk menghasilkan hidrogel alami adalah protein seperti kolagen, gelatin dan, lisozim (LYZ) dan polisakarida seperti asam hyaluronic (HA) dan alginat dan Chitosan (Cts)

·         Hidrogel sintetis.  Hidrogel ini lebih bermanfaat dibandingkan dengan hidrogel alami karena dapat direkayasa untuk memiliki jangkauan mekanik dan kimia yang jauh lebih luas. Polietilena glikol (PEG) berbasis hidrogel adalah satu kelas bahan yang banyak digunakan dalam aplikasi biomedis karena ketidaktersediaan mereka ada kompatibilitas dan imunogenisitas rendah.

·         Hidrogel hibrida. Hidrogei ini adalah kombinasi dari hidrogel polimer alami dan sintetis. Untuk menggabungkan kelebihan dari hidrogel sintetis dan alami, banyak biopolimer alami seperti dekstran, kolagen, Chitosan, telah digabungkan dengan polimer sintetis seperti poli (N-isopropilakrilamida) dan alkohol polivinil.

b.    Klasifikasi menurut komposisi polimer

·      Hidrogel homopolimer. Hidrogel ini adalah unit struktural dasar yang terdiri dari jaringan polimer yang mengacu pada jaringan polimer yang berasal dari satu spesies monomer. Bergantung pada sifat monomer dan teknik polimerisasi homopolimer mungkin memiliki struktur kerangka cross-linked. Homopolimer dapat dibuat dengan menggunakan polietilen glikol dimetakrilat sebagai agen penghubung silang, poli (2-hidroksietil metakrilat) (poli HEMA) sebagai monomer dan benzoin isobutil eter sebagai inisiator sensitif-UV.

·      Hidrogel kopolimer. Hidrogel ini terdiri dari dua atau lebih spesies monomer yang berbeda dengan setidaknya satu komponen hidrofilik, disusun dalam konfigurasi blok atau bolak-balik, acak, sepanjang rantai jaringan polimer. Disintesis oleh polimerisasi BLG N-karboksikridrida, diprakarsai oleh kelompok diamina yang terletak di ujung rantai poli (etilena oksida) poloksamer hidrogel ko-polimer termoplastik berdasarkan pada γ-benzil L-glutamat (BLG) dan poloksamer terbentuk. Hidrogel ini pH dan suhu sensitif dan dicirikan untuk aplikasi pengiriman obat.

·      Multipolimer interpenetrasi hidrogel polimer (IPN), kelas penting hidrogel, memiliki sistem jaringan yang terbuat dari dua komponen sintetis dan / atau polimer alami cross-linked yang saling terkait. Dalam hidrogel semi-IPN, satu komponen adalah polimer cross-linked dan komponen lainnya adalah polimer non-cross-linked. Metode IPN dapat mengatasi ketidakcocokan termodinamika terjadi karena adanya interlocking permanen segmen jaringan dan pemisahan fasa terbatas dapat diperoleh. Struktur saling terkait dari komponen IPN cross-linked diyakini menjamin stabilitas morfologi curah dan permukaan.

c.       Klasifikasi Berdasarkan Konfigurasi

Klasifikasi hidrogel tergantung pada struktur fisik dan komposisi kimianya dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

·      Amorf (tidak kristalin).

·      Semikristalin: Campuran kompleks fase amorf dan kristal.

·      Kristal

d.      Berdasarkan jenis penghubung silang

             Hidrogel dapat dibagi menjadi dua kategori berdasarkan sifat kimia atau fisika sambungan lintas-link.

·      Jaringan cross-linked kimia memiliki persimpangan permanen.

·      Jaringan fisik memiliki persimpangan transien yang timbul dari ikatan rantai polimer atau interaksi fisik seperti ikatan hidrogen, atau interaksi hidrofobik

e.       Klasifikasi berdasarkan penampilan fisik tampilan Hidrogel

·      Matriks

·      Film

·      Mikrosfer

f.       Klasfikasi menurut jaringan listrik

Hidrogel dapat dikategorikan menjadi empat kelompok berdasarkan ada tidaknya muatan listrik yang berada pada rantai silang:

·         Nonionik (netral).

·         ionik (termasuk anionik atau kationik).

·         Elektrolit amfoterik (ampholitik) yang mengandung gugus asam dan basa.

·         Zwitter ionic (polybetaines) yang mengandung gugus anionik dan kationik

2.4  Metode Preparasi Hidrogel

Metode preparasi hidrogel, yaitu:

a.      Homopolimer hidrogel

Jaringan polimer berasal dari spesies monomer tunggal. Hidrogel ini adalah struktur silang tergantung teknik monomer dan polimerisasi. Jenis hidrogel ini dapat digunakan untuk sistem pengiriman obat transdermal dan untuk tujuan oftalmik. Homopolimer mungkin saling terkait atau tidak terkait. Hal ini tergantung pada sifat teknik monomer dan polimerisasi yang digunakan. Homopolimer yang saling terkait digunakan sebagai pelepasliaran obat lambat dan lensa kontak. Mereka termasuk poli 3-hidroksipropil metakrilat (PHPMA) dan poli gliserol metakrilat (PGMA). Homopolimer yang tidak disambung terkait adalah poli N-vinil 2 pirolidon (PNVP) dan polivinil alkohol (PVA). PNVP sangat membantu dalam pengobatan karena sangat larut dalam air. PVA juga sangat membantu dalam aplikasi biomedis dan pertanian. Poli (2 - hidroksietil metakrilat) digunakan sebagai monomer, polietilena glikol dimetetakrilat sebagai agen penghubung silang dan benzoin isobutil eter sebagai inisiator. Jenis hidrogel ini digunakan pada lensa kontak Polivinil pirolida, asam poliakrilat, polivinil alkohol dan polietilen glikol juga digunakan untuk preparasi hidrogel berbasis homopolimer.

b.      Co hidrogel polimer

            Dalam hidrogel ini, dua jenis monomer digunakan, yang paling sedikit satu bersifat hidrofilik. Ada berbagai hidrogel kopolimer penting dengan kombinasi monomer yang kompatibel, termasuk poli (NVP-co-HEMA), poli (HEMA-co-MMA) dan lainnya. Pembuatan tri blok polietilena glikol, poli Є kaprolakton, polietilen glikol. Melibatkan mekanisme kopolimerisasi Є kaprolakton.

c.       Semi inter menembus jaringan (semi IPN)

Dalam jenis hidrogel satu polimer linier dan menembus tanpa ikatan di dalam jaringan yang saling berikatan silang tanpa ada ikatan kimia. Mereka bermanfaat karena modifikasi dalam ukuran pori dan pelepasan obat lambat. Semi IPN alginate dan amina dihentikan poli (N-isopropil akrilamida) PNIPAAm disintesis dengan menggunakan kalsium klorida sebagai agen penghubung silang. Hidrogel ini sensitif terhadap suhu dan pH. N, N, methylenebisacrylamide digunakan sebagai agen penghubung silang, amonium persulfat sebagai inisiator, trisodium sitrat sebagai zat pereduksi, polimer cross linked adalah PHEMA. Semi IPN dari getah Arab disiapkan dengan cara memuat perak nitrat yang menunjukkan aktivitas anti bakteri yang sangat baik. Salah satu semi IPN adalah penggabungan polarisasi amonium klorida linier kationik dalam hidrogel ko-polimer akrilat atau akrilamida.

d.      Inter menembus jaringan (IPN)

Hidrogel ini  adalah kombinasi dari dua polimer. Dari mana setidaknya satu disintesis atau disilangkan silang di hadapan yang lain. Dalam metode reaksi jenis ini inisiator polimerisasi dan monomer yang sesuai ditempatkan dalam larutan dan kemudian merendam hidrogel pra-polimerisasi melengkapi metode reaksi. Metode ini menghasilkan hidrogel yang lebih kaku, sifat mekanik lebih keras dan pemuatan obat lebih efisien daripada metode hidrogel preparasi konvensional. Poli (etilena glikol) hidrogel diakril dimodifikasi dengan menambahkan β-kitosan. Hidrogel diformulasikan dengan menambahkan larutan berair 10% dari Polyethylene Glycol diacrylate menjadi larutan khitosan 2% dalam asam asetat. Kemudian cross dihubungkan oleh radiasi UV untuk membentuk hidrogel. Jenis hidrogel ini mengandung 77-83% air. Hidrogel IPN jauh lebih cepat menyusut dan mendapatkan karakter pembengkakan maka dua komponen jaringan lainnya. Hidrogel responsif cepat ini membuat mereka cocok untuk aplikasi di bidang biomedis. Hidrogel dapat melepaskan obat-obatan tersebut di tempat yang sesuai dan ditargetkan.

BAB III

PENUTUP

3.1  Kesimpulan

            Adapun kesimpulan yang dapat ditarik, yaitu:

1.    Hidrogel dapat didefinisikan sebagai jaringan polimer tiga dimensi, hidrofilik, cross-linked yang memiliki kapasitas untuk menahan air dalam struktur keroposnya. Hidrogel mungkin stabil secara kimiawi atau mungkin akan terdegradasi dan akhirnya hancur dan larut. Mereka disebut gel 'reversibel' atau 'fisik' saat jaringan disatukan oleh keterikatan molekul. Kapasitas menahan air dari hidrogel timbul terutama karena adanya kelompok hidrofilik, yaitu. amino, karboksil dan gugus hidroksil, dalam rantai polimer.

2.      a.  Keuntungan dari hidrogel:

·      Karena kandungan airnya yang signifikan, hidroge memiliki tingkat fleksibilitas yang sangat mirip dengan jaringan alami.

·      Pelepasam obba atau nutrisi tepat waktu.

·      Bikompaktibel, biodegradable dan bisa disuntikkan

·      Hidrogel memiliki kemampuan untuk merasakan perubahan pH, suhu, atau konsentrasi metbolit dan melepaskan muatannya akibat perubahan tersebut.

·      Hidrogel juga memiliki sifat transporasi yanng baik dan mudah untuk dimodifikasi.

b.      Kerugian dari hidrogel, yaitu:

·      Biaya tinggi

·      Kekuatan mekanis rendah

·      Bisa sulit ditangani

·      Suli memuat dengan obat/nutrisi

3.      Klasifikasi hidrogel, yaitu:

·         Klasifikasi berdasarkan sumbernya

·         Klasifikasi menurut komposisi polimer

·         Klasifikasi berdasarkan konfigurasi

·         Klasifikasi berdasarkan jenis penghubung silang

·         Klasifikasi berdasarkan penampilan fisik tampilan hidrogel

·         Klasifikasi berdasarkan jaringan listrik

4.      Metode preparasi hidrogel terbagi atas:

·         Homopolimer hidrogel

·         Co-hidrogel polimer

·         Semi inter menembus jaringan (semi IPN)

·         Inter menembus jaringan (IPN)

DAFTAR PUSTAKA

Das, N., 2013, Preparation Methods and Properties Of Hydrogel: A Review, Internatioal Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Science Vol. 5(3).

Devi, A., Ujjwal, N., Sarabjot, K., dan Komal, 2014, Hydrogels: a Smart Drug Delivery Device, Asian Pac. J. Health Sci Vol. 1(4S).

Husin, T., Mahvash, A., Nazar, M. R.,Ikram, U, K., and Yasser, S., 2013, Chemically Cross-Linked Poly(acrylic-co-vinlysulfonic) Acid Hydrogel for The Delivery of Isosorbide Mononitrate, The Sciemtific World Journal ISSN 1537-744X

Singh, A., Pramond, K. S., Vipin, K. G., dan Garim, G., 2010, Hydrogels: A Review, International Journal of Pharmceutical Sciences Review and Research Vol. 4(2).

Singh, S, K., Archana, D., dan Divya, J., 2017, Hydrogel: Preparation, Characterization and Application, The Pharma Innovation Journal Vol. 6(6).

Zaman, M., Waqar S., Sadaf, W., Rai, M, S., Asif, M., Junaid, Q., Javed, I., Fazal, R., Muhammad, S., dan Usman, K, 2015, Hydrogels, Their Application Polymers Used for Hydrogels: A Review, International Journal Of Biology Pharmacy  Vol. 4(12).