PERANAN ILMU FISIKA DALAM KEFARMASIAN
Ditulis Oleh : Kentut Sriwigiyatno, S.Si
LATAR BELAKANG
Apa peranan fisika dalam dunia Farmasi? Fisika sendiri adalah ilmu pengetahuan alam dasar bagi ilmu-ilmu lain. Fisika adalah ilmu yang mempelajari gejala alam secara keseluruhan, yaitu mempelajari materi, energi, dan fenomena atau kejadian alam, termasuk alam semesta. Mulai dari atom yang kecil, hingga kedalaman alam semesta. Ilmu fisika mempelajari bagaimana dan mengapa benda-benda mati berperilaku seperti itu. Dengan hukum alam, ilmu fisika menjelaskan proses-proses yang tidak bisa kita lihat tetapi secara konstan bekerja di dunia kita. Misalnya, listrik yang memberi tenaga rumah kita, suara pesawat terbang, atau gaya yang menggerakkan kereta roller coaster.
Ilmu Fisika mengamati struktur materi yang rumit, dan bagaimana materi tersebut berinteraksi. Dengan demikian, para ilmuwan dapat memanipulasi atom untuk membuat obat-obatan atau pakaian tahan api. Melampaui bumi, ilmu Fisika mengamati materi di alam semesta, termasuk bintang, planet, galaksi, dan semua yang ada diantaranya. Ruang angkasa begitu luas, sehingga ketika sebuah cahaya dari objek yang jauh mencapai teleskop kita, kita sebenarnya sedang melihat pemandangan dari masa lalu.
Hubungan ilmu fisika dan farmasi tentunya karena ilmu farmasi tidak bisa berdiri sendiri, melainkan ilmu gabungan dari berbagai bidang ilmu, diantaranya : ilmu fisika, ilmu kimia, ilmu biologi (manuisa, hewan, dan tumbuhan), matematika, dan lain sebagainya. Maka dari itu ada yang mengatakan bahwa farmasi adalah seni. Hubungannya dengan ilmu fisika yaitu, bahwa senyawa obat memiliki sifat-fisika yang berbeda antara yang satu dengan yang lainnya.
Farmasi membutuhkan ilmu lain seperti ilmu fisika yang dapat digabungkan menjadi suatu ilmu yang disebut Farmasi Fisika. Farmasi dalam bahasa Yunani (Greek) disebut farmakon yang berarti medika atau obat. Sedangkan Fisika adalah ilmu yang mempelajari tentang sifat fisika dari suatu zat. Jadi, Farmasi Fisika adalah kajian atau cabang ilmu hubungan antara fisika (sifat-sifat Fisika) dengan kefarmasian (sediaan Farmasi, farmakokinetik, serta farmakodinamiknya) yang mempelajari tentang analisis kualitatif serta kuantitatif senyawa organik dan anorganik yang berhubungan dengan sifat fisikanya serta menganalisis pembuatan dan pengujian hasil akhir dari sediaan obat.
Sifat-sifat fisika dari suatu senyawa obat mencakup massa jenis, momen dipol, konstanta dielektrikum, indeks bias, rotasi optik, kelarutan, titik lebur, titik didik, pH, dan lain-lain. Sifat-sifat inilah yang merupakan dasar dalam formulasi sediaan farmasi.
Sifat-sifat fisika ini akan menentukan kemurnian dari suatu zat yang akan dijadikan obat. Jadi, dengan mengukur sifat-sifat fisika di atas maka murni atau palsunya suatu zat dapat diketahui. Selain itu, berdasarkan sifat-sifat fisika di atas, akan mengiringi farmasis dalam memformulasikan suatu zat, baik yang dapat maupun yang tidak dapat dibuat menjadi sebuah sediaan yang akhirnya akan menghasilkan suatu sediaan farmasi yang bermutu dan berefek.
Penerapan ilmu fisika telah berkembang seiring dengan berkembangnya ilmu tersebut. Berbagai disiplin ilmu kini juga berkaitan dengan fisika dan membutuhkan ilmu fisika , baik secara langsung maupun tidak langsung. Salah satu contohnya yaitu keterkaitan antara ilmu fisika dengan dunia farmasi. Keterkaitan tersebut dapat ditunjukkan pada salah satu sifat fisika, yaitu kelarutan. Pada penerapannya pun, kelarutan memegang peranan penting karena berkaitan dengan berbagai bentuk sediaan dan formulasi obat. Oleh karena itu, ilmu fisika sangat penting penerapannya untuk mendukung seorang farmasis menghasilkan produk farmasi dengan konsistensi yang baik dan kualitas terjamin.
Peranan Ilmu Farmasi Fisika
Ilmu Farmasi Fisika sangat penting adanya dalam dunia kefarmasian yaitu Farmasi Fisika mempelajari sifat fisika dari berbagai zat yang digunakan untuk membuat sediaan obat, ketika sudah menjadi sediaan obat, dan juga meliputi evaluasi akhir dari sediaan obat tersebut sehingga mampu membuat obat yang sesuai standar, aman, dan stabil hingga sampai ke tangan pasien.
- Farmasi Fisika mempelajari sifat-sifat zat aktif dan excipient (bahan pembantu) agar dapat dikombinasikan sehingga menjadi suatu sediaan farmasi yang aman, berkhasiat, dan berkualitas. Misalnya dalam hal melarutkan zat aktif. Jika senyawa obat tidak memiliki sifat kelarutan yang baik, maka Farmasi Fisika mempelajari bagaimana senyawa tersebut dibantu kelarutannya.
- Farmasi Fisika mempelajari cara pengujian sifat molekul zat obat agar memastikan tingkat kemurnian senyawa tersebut, sehingga senyawa yang akan diformulasi benar-benar dipastikan asli dan murni serta memenuhi standar dan syarat. Pengujian tersebut meliputi pengukuran indeks bias menggunakan refraktometer, rotasi optik dengan menggunakan polarimeter, massa jenis dengan menggunakan piknometer, viskositas cairan dengan menggunakan viskometer, dan lain-lain.
- Farmasi Fisika mempelajari kestabilan fisik, meliputi kinetika kimia sediaan famasi yang akan beredar di pasaran. Hal ini memastikan agar sediaan tersebut dapat bertahan lama dalam jangka waktu tertentu tanpa mengubah keefektifan efek zat tersebut.
Obat yang telah dibuat tentu harus tetap stabil selama proses distribusi obat, agar ketika diterima oleh pasien, obat masih dalam keadaan yang stabil, tidak ada pengurangan aktivitas atau terjadi kerusakan zat aktif. Melalui penerapan ilmu farmasi fisika, dapat ditetapkan beberapa point yaitu:
- Waktu kadaluarsa berdasarkan hasil uji sediaan pada berbagai kondisi dalam ilmu kinetika kimia.
- Pengukuran kadar zat aktif menggunakan alat spektrofotometer.
- Pengujian partikel zat berupa ukuran partikel dalam pembuatan tablet.
Pengujian keefektifan zat dalam sediaan yang melarut dalam cairan tubuh manusia. Ilmu ini mencakup dalam uji disolusi obat. Uji ini menyatakan kecepatan sediaan dalam melarutkan zat sehingga zat tersebut dapat berefek dalam tubuh manusia. Misalnya, pengujian kestabilan fisis yaitu pengujian pada sediaan emulsi, yang dikenal istilah kondisi yang dipercepat (stress condition) yaitu sediaan ditempatkan pada dua suhu yang berbeda 25o C dan 40o C, minimal dilakukan dalam 10 siklus.
Kelarutan juga sangat berpengaruh terhadap “perjalanan” obat di dalam tubuh. Jika obat tidak dapat larut dalam air maka akan sangat sulit baginya untuk terdisolusi dari sediaannya. Sedangkan jika tidak mampu melarut dalam lipid maka akan terhambat proses absorbsinya. Dengan demikian obat seharusnya memiliki kedua sifat baik lipofil maupun hidrofil. Secara sederhana, disolusi adalah proses dimana zat padat melarut. Secara prinsip dikendalikan oleh afinitas antara zat padat dengan pelarut. Dalam penentuan kecepatan disolusi dari berbagai bentuk sediaan padat terlibat berbagai proses disolusi yang melibatkan zat murni. Karakteristik fisik sediaan, proses pembasahan sediaan, kemampuan penetrasi media disolusi ke dalam sediaan, proses pengembangan, proses disintegrasi, dan degradasi sediaan, merupakan sebagaian dari faktor yang mempengaruhi karakteristik disolusi obat dari sediaan. Suatu bahan obat yang diberikan dengan cara apapun dia harus memiliki daya larut dalam air untuk kemanjuran terapeutiknya. Senyawa-senyawa yang relatif tidak dapat dilarutkan mungkin memperlihatkan absorpsi yang tidak sempurna, atau tidak menentu sehingga menghasilkan respon terapeutik yang minimum. Daya larut yang ditingkatkan dari senyawa-senyawa ini mungkin dicapai dengan menyiapkan lebih banyak turunan yang larut, seperti garam dan ester dengan teknik seperti mikronisasi obat atau kompleksasi. Sifat-sifat kimia, fisika, bentuk obat dan juga fisiologis dari sistem biologis mempengaruhi kecepatan absorbsi suatu obat dalam tubuh. Oleh karena itu konsentrasi obat, bagaimana kelarutannya dalam air, ukuran molekulnya, pKa dan ikatan proteinnya adalah faktor-faktor kimia dan fisika yang harus dipahami untuk mendesain suatu sediaan. Hal ini meliputi faktor difusi dan disolusi obat.
Pada saat suatu sediaan obat masuk ke dalam tubuh, selanjutnya terjadi proses absorbsi ke dalam sirkulasi darah dan akan didistribusikan ke seluruh cairan dan jaringan tubuh. Apabila zat aktif pada sediaan obat tersebut memiliki pelarut yang cepat berarti efek yang ditimbulkan juga akan semakin cepat, begitu juga sebaliknya. Pelepasan dari bentuk-bentuk sediaan kemudian diabsorbsi dalam tubuh dan dikontrol oleh sifat fisika, kimia obat dan bentuk obat yang diberikan dan juga fisiologis dari sistem biologis. Konsentrasi obat, kelarutan dalam air, ukuran molekul, bentuk, kristal, pKa dan ikatan protein adalah faktor-faktor fisika dan kimia yang harus dipahami untuk mendesain pemberian yang menunjukkan suatu karakteristik terkontrol. Lepasnya suatu obat dari sistem pemberian meliputi faktor disolusi dan difusi. Proses pelarutan tablet melalui proses disolusi yaitu melarutnya senyawa aktif dari bentuk sediaannya (padat) ke dalam media pelarut. Setelah obat dalam larutan, selanjutnya terjadi proses absorbsi ke dalam darah dan dibawa ke seluruh cairan dan jaringan tubuh. Apabila zat aktif memiliki kecepatan pelarut yang cepat, berarti efek yang ditimbulkan juga semakin cepat, begitu pula sebaliknya. Lepasnya suatu obat dari sistem pemberian meliputi faktor disolusi dan difusi. Laju disolusi adalah sebagai salah satu faktor yang meliputi dan mempengaruhi pelepasan obat.
