Desain dan Formula Hemiselulosa Tongkol Jagung Sebagai Carrier untuk Target Obat di Kolon: Metronidazol Sebagai Model Obat

Abstract

Hemiselulosa adalah polimer yang dapat terbiodegradasi di dalam kolon oleh mikroba yang berasal dari filum fermicutes yang ada pada kolon manusia dan akan berpotensi sebagai sistem penghantaran obat yang ditargetkan di kolon. Polimer ini bersifat hidrofilik dan memiliki karakteristik pengembangan yang terbatas dalam pH asam. Colon drug delivery system (CDDS) atau penghantaran obat melalui kolon merupakan alternatif yang saat ini dikembangkan dan sangat diinginkan terutama untuk pengobatan lokal dari berbagai penyakit kolon seperti ulcerative colitis, crohn’s disease, amebiosis, dan kanker kolon, serta sistem penghantaran protein dan obat peptida, namun sediaan berupa targeted kolon belum tersedia di pasaran. Pada sistem targeted kolon ini obat harus dapat dilindungi agar sampai ke kolon, dan absorbsi obat tidak terjadi di lambung maupun di usus halus. Salah satu strategi yang digunakan agar sediaan lepas di kolon yaitu dengan teknik enkapsulasi bahan obat dengan carier. Penelitian ini bertujuan mengembangkan sistem penghantaran obat tertarget kolon, dengan mengunakan hemiselulosa tongkol jagung. Penelitian ini diawali dengan melakukan isolasi hemiselulosa dari tongkol jagung, kemudian dilanjutkan dengan karakterisasi hemiselulosa meliputi uji organoleptis, uji kelarutan hemiselulosa, analisis dengan FTIR (Fourier Transforrm Infrared), SEM (Scanning Electron Microscope) dan PSA (Particicle Size Analyzer). Hemiselulosa yang telah diperoleh digunakan untuk pembuatan cangkang kapsul yang terdiri dari kombinasi hemiselulosa dan natrium alginat hasil isolasi, selanjutnya kapsul diisi dengan mikropartikel metronidazol. Terhadap kapsul kombinasi hemiselululosa dan natrium alginat dilakukan uji in vitro dengan berbagai medium disolusi dan uji In vivo (bioekivalensi) metronidazol mikropartikel dan metronidazol konvensional menggunakan hewan kelinci jantan dengan metode cross over design dan data dianalisis dengan independen sampel t test (p = < 0,05). Hasil penelitian diperoleh isolat hemiselulosa dari tongkol jagung sebesar 12,2% dan hasil isolat narium alginat dari ganggang coklat sebesar 19,98%. Formula cangkang kapsul yang baik adalah kombinasi hemiselulosa : alginat (3:1). Uji disolusi pada pH 8 formula IV yang menggunakan hemiselulosa 200 mg, melepaskan metronidazol sebesar 70,0 ± 0,46% tidak berbeda secara signifikan dengan formula V yang menggunakan hemiselulosa 250 mg, melepaskan metronidazol sebesar 67,80 ± 0,45%. Hasil uji bioekivalen menunjukkan bahwa kedua sediaan tidak bioekivalen. Metronidazol mikropartikel memiliki nilai AUC sebesar 50,2521 ± 1,469 μg/ml/jam, Cmax sebesar 105,0701 ± 5,976 μg/mL dan tmax sebesar 4,5875 ± 0,618 jam, sedangkan metronidazol konvensional memiliki nilai AUC 30,6727 ± 0,985 μg/ml/jam, Cmax sebesar 108,3532 ± 62,674 μg/mL dan tmax 3,2119 ± 1,244 jam. Korelasi antara uji in vitro pada pH 8 dengan uji in vivo memiliki harga koefisien korelasi (R2) sebesar 0,8875. Dapat disimpulkan berdasarkan hasil analisis statistik anova dengan taraf kepercayaan 95% menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan antara masing - masing kelompok formula dengan nilai AUC, p = 0.000 dan t maks memiliki signifikansi 0,003 (p < 0,05). Kapsul kombinasi hemiselulosa : alginat memberikan persentasi pelepasan paling besar di dalam medium kolon pH 8, yang berarti bahwa hemiselulosa tongkol jagung dapat digunakan sebagai carrier obat mikropartikel metronidazol dan dapat diserap dengan baik di dalam kolon.

Hemicellulose is a biodegradable polymers in colon because microbes derivated from phylum fermicutes of human colon degrades them and thus it is potential in colon targeted drug delivery system. These polymers are hydrophilic in nature and have limited swelling characteristic in acidic pH. Colon drug delivery system (CDDS) is an alternative drug delivery system currently being developed and needed especially for local treatment of various colonic diseases such as ulcerative colitis, crohn's disease, amoebiasis, and colon cancer, as well as protein delivery systems and peptide drugs. However, the targeted dosage form for the colon is not available yet in the market. In CDDS, the drug must be protected before reaching the colon, and it must not be released and absorbed whether in gastric or intestines. One method to overcome this problem is encapsulation of the drug using carrier. The aim of this study was to develop targeted CDDS, using corn cobs hemisellulose. The study began with isolation of hemicellulose from corn cobs and continued with characterization of hemicelluloses which includes organoleptic test, hemicellulose solubility test, analysis by Fourier Transforrm Infrared (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM) and Particicle Size Analyzer (PSA). The obtained hemicelluloses was used to prepare capsule shells combined with isolated natrium alginat. Next the capsule was filled microparticles of metronidazole. Microparticles and conventional of metronidazole capsule were tested by in vitro test with various dissolution media (pH 1.2; pH 7,5 dan pH 8) and in vivo test using male rabbit by cross over design method and the data were analyzed by independent t-test (p of < 0,05 is conventional significancy). Results of this study showed that isolate hemicellulose from corn cobs was 12.2% and isolated natrium alginate from brown algae was 19.98%. The best formulation of capsule shell a combination hemicelluloses and alginate (3:1). Dissolution test in pH 8 formula IV, which used 200 mg hemicelluloses release 70.0 ± 0.46% of metronidazol which was not significantly different from formula V which used 250 mg hemicelluloses that could released 67.80 ± 0.45% of metronidazole. Results of bioavailability test showed the two dosage forms were not equivalent. Microparticles of metronidazole had AUC 50.2521 ± 1.469 μg/ml/hour, Cmax was 105.0701 ± 5.976 μg/mL and tmax was 4.5875 ± 0.618 hours ,whereas conventional metronidazole had an AUC of 30.6727 ± 0.985 μg/ml/hour, Cmax were 108.3532 ± 62.674 μg/mL and tmax 3.2119 ± 1.244 hours. Furthermore, the correlation between in vitro test at pH 8 and in vivo test had coefficient of correlation (R2) of 0.8875. It can be concluded, based on the results of the ANOVA statistical analysis with 95% confidence level, that there was a significant difference in AUC between the two formula p = 0,000, as well as t max p = 0.003 (p < 0,05). Hemicellulose combination capsules: alginates provide the highest percentage of release in the colon medium pH 8, which means that the corn cobs hemicellulose can be developed for carier drug of microparticles metronidazole that are absorbed in the colon.