Emulsi adalah suatu sistem yang tidak stabil secara termodinamik dan mengandung paling sedikit dua fase cair yang tidak bercampur, dimana satu diantaranya didispersikan sebagai tetesan-tetesan dalam fase cair lain.Sistem dibuat stabil dengan adanya suatu zat pengemulsi atau emulsifying agent.

EMULSI

- Mikroemulsi : tetesan berukuran 0,01 – 0,1 µm

- Makroemulsi : tetesan berukuran ± 5 µm (0,1-10 µm)

Komposisi

- Fase Internal / diskontinyu/ terdispers- Fase eksternal / Kontinyu- Emulgator

Bentuk- Cair- Semisolids

Fase dalam emulsi :- Bersifat polar : air- Bersifat non polar : minyak

TIPE EMULSI

- Emulsi minyak dalam air (o/w) : bila fase minyak didispersikan dalam fase air

- Emulsi air dalam minyak (w/o) : bila fase air didispersikan dalam minyak

- Tipe emulsi dapat ditentukan dari:● Ratio fasa minyak dan air

● Jenis Emulgator ● Cara pencampuran: urutan/suhu

1. Dilution test (pengenceran)Emulsi o/w dapat diencerkan dengan airEmulsi w/o dapat diencerkan dengan minyak

2. Conductivity testEmulsi o/w dapat menghantarkan arus listrik

3. Dye – Solubility testPemberian zat warna yang larut pada air pada emulsi tipe o/w → warna akan terlihat merata (zat warma methylen blue atau brilian blue)

Cara mendeteksi/menentukan tipe emulsi

ALASAN DIBUAT SEDIAAN EMULSI

1. Bahan aktif fasa minyak2. Bahan aktif larut dalam minyak3. Diinginkan pelepasan terkontrol

Keuntungan sediaan emulsi

1. Penggunaan Internal:- rasa obat fasa minyak tersamarkan- dapat membawa obat yang larut dalam minyak

2. Penggunaan eksternal: cair/semisolid (krim)- daya sebar lebih baik dibanding larutan dan suspensi

- mudah tercucikan- lebih elegan.

- Emulsi obat untuk pemberian oral biasanya tipe o/w

- Pengemulsi yang digunakan - non ionik emulsifying agent:

merupakan bahan sintetis.

- acasia (gom) - tragakan - gelatin

Pemilihan tipe emulsi

Emulsi yang dipakai untuk pemakaian obat luar biasanya tipe o/w atau w/o

Pengemulsi tipe o/w : - Na lauryl sulfat

- Tri etanolamine stearat- Sabun-sabun monovalen seperti

natrium oleat dan self emulsifying glyceryl monostearate

Pemilihan tipe emulsi

Tipe w/o :

emulsifying agent yang digunakan: - Sabun-sabun polivalen: Ca

palmitat- Ester-ester sorbitan (Spans)- Kolesterol- Lemak wool

Pemilihan tipe emulsi

1. Pemecahan fasa minyak menjadi tetesan halus yang berlangsung sangat cepat (disruption)

2. Stabilisasi tetesan oleh fasa ketiga (pengemulsi) (stabilization)

Pembentukan Emulsi

- Bila dua cairan tidak saling campur dikocok secara mekanik tanpa keberadaan komponen ketiga , kedua fasa cenderung membentuk tetesan dengan berbagai ukuran.

- Distribusi ukuran tetesan terkait dengan fasa yang terlibat selama pengocokan, sedangkan jumlah tetesan setiap cairan tergantung pada volume relatif

- Energi bebas permukaan sistem bergantung pada luas permukaan total dan tegangan

- Bila partikel diperkecil ukurannya luas permukaan akan meningkat dan peningkatan luas permukaan ini akan menyebabkan peningkatan energi permukaan dan sistem secara termodinamika akan tidak stabil.

- Pada saat terjadi tumbukan tetesan terjadi koalesensi atau fusi yang akan mengurangi luas antarmuka dengan tegangan antarmuka masih tetap. Koalesensi akan berlanjut sampai terjadi pemisahan fasa secara sempurna.

- Tipe emulsi yang dihasilkan M/A atau A/M bergantung kecepatan relatif koalesensi dari setiap jenis tetesan dan tetesan yang besar akan secara cepat akan membentuk fasa kontinu.

- Biasanya cairan yang berada dalam jumlah besar akan meningkatkan kemungkinan tumbukan dan kualesensi.

- Contoh:1 cm3 minyak mineral didispersikan menjadi tetesan-tetesan yang mempunyai diameter volume permukaan dvs 0,01 µm (10-6 cm) dalam 1 cm3 air.Luas permukaan yang terbentuk (Sv): 600 m2

- Energi bebas permukaan dengan luas 600 m2 dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:

2266

60010610

6

6

mcmS

dS

v

vsv

AW ow

γow antar minyak mineral dan air adalah 57 dyne/cm(erg/cm2)

W = γow x ΔA

= 57 erg/cm2 x (6 x 106 cm2) = 34 x 107 erg = 34 Joule

- Besarnya energi permukaan menyebabkan sistem tidak stabil secara termodinamika → emulsifying agent (pengemulsi)

Zat pengemulsi dibedakan menjadi 3 berdasarkan mekanisme kerjanya

1. Adsorpsi monomolekuler.Zat-zat yang aktif pada permukaan yang teradsorbsi pada antar muka minyak/air (o/w) → membentuk lapisan monomolekular dan mengurangi tegangan permukaan.

2. Adsorpsi multimolekulerKoloidal hidrofilik → membentuk suatu lapisan multimolekular di sekitar tetesan-tetesan terdispers dari minyak dalam emulsi o/w.

3. Adsorpsi partikel padat. Partikel-partikel padat yang terbagi halus, yang diadsorbsi pada batas antar muka dua fase cair yang tidak saling campur → membentuk suatu lapisan partikel disekitar tetesan-tetesan terdispers.

Tabel Beberapa zat Pengemulsi yang sering digunakan

Nama Golongan Tipe emulsi yang terbentuk

Trietanolamin oleat zat aktif permukaan o/w (HLB = 12) (anionik)N-setil N-etilmorfilinum zat aktif permukaan o/w (HLB = 25) etosulfat (Atlas G-263) (kationik)Sorbitan mono-oleat zat aktif permukaan w/o (HLB = 4,3) (Atlas Span 80) (non ionik) Polioksietilen Sorbitan zat aktif permukaan o/w (HLB = 15)mono-oleat (Atlas Tween 80) (non ionik)

Nama Golongan Tipe emulsi yang terbentuk

Akasia (garam dari koloida hidrofilik o/wd-asam glukoronat)Gelatin (polipeptida dan koloida hidrofilik o/wasam amino) Bentonit (aluminium partikel padat o/w (dan w/o)Silikat hidrat)Veegum (magnesium partikel padat o/waluminium silikat)Karbon hitam partikel padat o/w

Zat yang aktif pada permukaan disebut surfaktan atau amfifil → mengurangi tegangan antarmuka karena adsorpsinya pada batas minyak/air membentuk lapisan-lapisan mono molekular

Untuk menjaga supaya surfaktan terpusat pada antar muka, jumlah yang larut dalam air dan minyak harus seimbang.

1.ADSORPSI MONO MOLEKULAR

- Bila molekul terlalu hidrofil, surfaktan berada dalam fase air → tidak memberikan efek pada antar muka

- Bila terlalu lipofil, surfaktan larut secara sempurna dalam fase minyak sehingga sedikit yang muncul pada antar muka

Dalam praktek digunakan pengemulsi kombinasi dalam pembuatan emulsi.

Contoh kombinasi dari natrium setil alkohol dan kolesterol.

SISTIM HIDROFIL-LIPOFIL

Griffin merancang suatu skala sebaran dari berbagai angka untuk dipakai sebagai suatu ukuran keseimbangan hidrofilik-lipofilik (HLB) dari zat-zat aktif antar muka.

Tipe suatu emulsi o/w atau w/o tergantung pada sifat zat pengemulsi yg digunakan

Umumnya emulsi o/w terbentuk jika HLB pengemulsi berkisar antara 9-12. Contoh campuran Tween 20 dan Span 20 akan membentuk emulsi o/w

Makin tinggi harga HLB suatu zat, makin hidrofilik zat tersebut.

Span (ester sorbitan) adalah lipofilik dengan nilai HLB 1,8-8,6 → membentuk emulsi w/o.

Span 60 mempunyai HLB 4,7, bila tanpa kombinasi cenderung membentuk emulsi w/o

Tabel Fungsi surfaktan

HLB Surfaktan

Rendah 1-3 Antifoaming agent 3-6 Emulsifying agents (w/o) 7-9 Wetting agents 8-18 Emulsifying agents (o/w) 13-16 DetergentsHigh 16-18 Solubilizing agents

Tween merupakan turunan polioksietilena dari span adalah hidrofilik dengan nilai HLB 9,6-16,7 → membentuk emulsi o/w

HLB sejumlah ester alkohol polihidrat dari asam lemak misalnya gliseril monostearat dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

A

SHLB 120

S : bilangan penyabunan dari ester A : bilangan asam dari asam lemak

HLB penjumlahan dari gugus surfaktan dapat dihitung dengan persamaan:

HLB = (angka gugus hidrofilik) - (angka gugus lipofilik) + 7

Tabel nilai HLB beberapa surfaktan

Zat HLB

Asam oleat 1Gliseril monostearat 3,8Sorbitan mono-oleat (Span 80) 4,3Sorbitan monolaurat (Span 20) 8,6Trietanolamin oleat 12,0Polioksietilena sorbitan mono-oleat (Tween 80) 15Polioksietilena sorbitan monolaurat (Tween 20) 16,7Natrium oleat 18,0Natrium lauril sulfat 40

Tabel angka gugus HLB

Gugus hidrofilik HLB

- SO4- Na+ 38,7- COO- Na+ 19,1Ester (cincin Sorbitan) 6,8Ester (bebas) 2,4Hidroksil (bebas) 1,9Hidroksil (cincin sorbitan) 0,5Gugus lipofilik-CH - -CH2- 0,475-CH3-= CH -

HLB BUTUH (RHLB)

RHLB atau HLB butuh adalah HLB spesifik yang dibutuhkan untuk membentuk emulsi.

Contoh penentuan HLB butuh untuk emulsi O/w

Bahan JUMLAH HLB BUTUH

1. Beeswax 15 gram 92. Lanolin 10 gram 123. Parafin wax 20 gram 104. Cetyl alcohol 5 gram 155. Emulsifier 2 gram6. Pewarna qs7. Air sampai 100 gram

Jumlahkan seluruh HLB butuh dari fase minyak

Beeswax 15/50 X 9 = 2,70Lanolin 10 /50 X 12 = 2,40Parafin wax 20/50 X 10 = 4,00Cetyl alcohol 5 /50 X 15 = 1,50

Total HLB butuh = 10,60

Sebagai emulsifying digunakan Tween 80 (HLB 15)　 dan Span 80 (HLB 4,3)

2 gram adalah jumlah emulsifying agent yang diperkirakan dapat membentuk emulsi o/w. Jadi berdasarkan hitungan diatas Tween yang dibutuhkan untuk emulsi o/w adalah 2,0 g X 0,59 = 1,18 gram dan diperlukan penambahan Span 80 sebanyak 0,82 gram

HLBrendahHLBtinggi

HLBrendahRHLBTween

80

3,40,15

3,46,1080

Tween

59,080 Tween

Jumlah minimum campuran pengemulsi/surfaktan (Qs) ditentukan dengan menggunakan rumus Bonadeo:

1000/45,010

)(6Q

RHLBQ s

s

ρs : density campuran surfaktanρ : density fase dalamQ : persen (%) fase kontinu

Koloida liofilik digunakan sebagai zat pengemulsi dan bisa dianggap sebagai zat aktif permukaan karena tampak pada batas antar muka minyak/air.

Perbedaan antara koloida liofilik dengan zat aktif permukaan sintetis adalah:

1. Tidak menyebabkan menurunnya tegangan antar muka yang bermakna.2. Membentuk suatu lapisan multimolekular pada antar muka.

ADSORPSI MULTI MOLEKULAR

Bekerjanya sebagai zat pengemulsi terutama adalah membentuk lapisan multimolekular.

Emulsi yang dibentuk stabil karena terjadi kenaikan viskositas dari medium pendispers.

Membentuk emulsi o/w sebab lapisan-lapisan multilayer yang dibentuk adalah disekitar tetesan yang bersifat hidrofilik.

Partikel-partikel padat yang halus yang dibasahi sampai derajat tertentu oleh minyak dan air dapat berfungsi sebagai pengemulsi.

Serbuk yang mudah dibasahi dengan air akan membentuk emulsi tipe o/w.

Serbuk yang mudah dibasahi oleh minyak akan membentuk emulsi w/o.

Contoh: bentonit, magnesium hidroksida, aluminium hidroksida.

3. ADSORPSI PARTIKEL PADAT

Suatu sediaan emulsi dalam bidang farmasi dikatakan stabil bila: - tidak ada　 penggabungan fase dalam - tidak ada　 creaming - memberikan penampilan, bau ,warna dan sifat-sifat fisik lainnya yang baik.

STABILITAS FISIK EMULSI

Ketidak stabilan emulsi farmasi bisa digolongkan sebagai berikut:1. Flokulasi dan creaming2. Penggabungan dan pemecahan3. Berbagai jenis perubahan kimia dan fisika4. Inversi fase

CREAMING

Keterkaitan antara creaming dari suatu emulsi dan Hukum Stokes:

o

os gd

18

)(2

υ : Kecepatan pengendapan akhir (cm/detik)

d : Diameter partikel dalam cmρs dan ρo:kerapatan dari fase terdispers

dan medium pendispersg : Percepatan karena gravitasiηo : Viskositas dari medium pendispers dengan

satuan poise

Bila kerapatan fase terdispers (ρs) < kerapatan fase pendispers (ρo) → kecepatan sedimentasi negatif → creaming mengarah keatas (pada emulsi o/w)

Bila kerapatan fase terdispers (ρs) > kerapatan fase pendispers (ρo) → bola-bola (tetesan-tetesan) akan mengendap → creaming mengarah kebawah (pada emulsi w/o)

Laju creaming bisa meningkat bila:- Perbedaan kerapatan antara fase

terdispers dan pendispers semakin besar.

Laju creaming emulsi meningkat bila:- Perbedaan kerapatan antara fase

terdispersi dan pendispers semakin besar.

- Viskositas pendispersi menurun- Menaikkan gaya gravitasi dengan cara

sentrifugasi Laju creaming emulsi bisa diturunkan dengan

cara:- Ukuran partikel bola-bola dikurangi

dengan menghomogenkan fase terdispersi.

- Viskositas pendispersi ditingkatkan dengan menambah pengental. Misalnya metilselulosa, tragacanth, natrium alginat

PENGGABUNGAN DAN PEMECAHAN

Faktor-faktor yang berpengaruh padapenggabungan dan pemecahan emulsi a.l.

- Ukuran partikel (bola-bola) terdispersi

- Viskositas fase pendispersi → viskositas optimum

- Perbandingan volume antara fase terdispersi dan pendispersi → dibuat ratio 50 bagian fase minyak dan 50 bagian fase air.

- Sifat fisik lapisan pengemulsi → lapisan emulsi harus kuat, elastis dan terbentuk dengan cepat.

- Viskositas fase pendispersi → viskositas optimum

- Perbandingan volume antara fase terdispersi dan pendispersi → dibuat ratio 50 bagian fase minyak dan 50 bagian fase air.

- Sifat fisik lapisan pengemulsi → lapisan emulsi harus kuat, elastis dan

terbentuk dengan cepat.

CARA PEMBUATAN EMULSI

1. Fasa air (air dan bahan2 yang larut dalam air )

2. Fasa minyak (minyak dan bahan2 yang larut dalam minyak)

3. Fasa minyak dicampur dengan fasa air dan diaduk dengan cepat sampai terbentuk emulsi.

EVALUASI

Warna emulsi Tipe emulsi Analisa ukuran partikel atau diameter bola- bola fase terdispersi dari waktu kewaktu.

Analisa pertumbuhan bakteri Degradasi kimia

INVERSI FASE (PERUBAHAN FASE)

Dengan metode inversi dapat dihasilkan emulsi yang lebih halus

Inversi fase dapat terjadi :- Perubahan perbandingan volume fase

terdispersi dan pendispersi → (continental method)

- Penambahan bahan sehingga mengubah pengemulsi. Misal emulsi o/w dengan

pengemulsi natrium stearat, dengan penambahan kalsium klorida tipe emulsi menjadi w/o.

PENGAWETAN EMULSI

Pengemulsi dapat diuraikan oleh bakteri → perlu ditambahkan pengawet/antibakteri dengan konsentrasi yang cukup.

Pengawet efektif dalam keadaan terlarut dan tak terionkan → perhitungkan

konsentrasinya

Emulsi terdiri dari fase air dan minyak → pengawet yang efektif di kedua fase.

Pertimbangkan interaksi dengan bahan yang ada di dalam emulsi mis surfaktan

Tabel Pengawet sediaan emulsi

Pengawet Konsentrasi (%)

Alkohol 15Asam benzoat, Na benzoat (pH ≤ 4) 0,05-0,01Benzyl alkohol (pH>5) 1-4Methylparaben 0,05-0,3Propylparaben 0,02-0,2Butylparaben 0,02-0,2Benzalkonium klorid 0,002-0,1Asam sorbat (pH≤6) 0,1-0,2

SIFAT RHEOLOGI EMULSI

- Sifat aliran emulsi diperlukan untuk penampilan dan penggunaan produk. Mis untuk pemakaian parenteral, pemindahan ke dari botol atau tube dll.

- Bisa bersifat Newton, pseudoplastis atau plastis → tergantung pada volume

fase terdispersinya.

WADAH/PENYIMPANAN

Wadah tertutup rapat untuk menghindari penguapan air

Bila sediaan berbentuk cairan harus ada ruangan untuk pengocokan

Untuk sediaan oral harus mudah penuangannya

Disimpan pada suhu ruang atau lemari es Harus diberi label kocok dahulu kalau

sediaan cair.

CONTOH FORMULA

Safflower oil 30 mlGlycerin 20 mlRose oil (or other oil) 2 mlPolysorbat 80 2 mlBenzyl alcohol 1 mlPurified water ad 100 ml

CARA PEMBUATAN

1. Ukur masing-masing bahan2. Campur safflower oil, rose oil dan polysorbat

hingga homogen 3. Campur glycerin dengan benzyl alcohol dan

tambahkan 45 ml air untuk membentuk fase air

4. Tambahkan (3) kedalam (4) dan aduk hingga homogen

Emulsi ganda adalah emulsi air dalam minyak dalam air (w/o/w).

SISTEM EMULSI KHUSUS

Dibuat dengan cara mencampur pengemulsi w/o misal sorbitan mono-oleat dengan fase minyak dalam mixer. Kemudian tambahkan air perlahan-lahan untuk membentuk emulsi w/o. Selanjutnya didispersikan dalam larutan air yang mengandung pengemulsi o/w misal Tween 80..

Emulsi ganda

Digunakan untuk memperpanjang kerja obat, untuk makanan dan kosmetik.

Mikroemulsi

Mikroemulsi terdiri dari misel-misel besar atau swollen misel yang mengandung fase dalam (solubilized solution)

Jernih seperti larutan transparan, tidak stabil secara termodinamik.

Senyawa obat atau zat-zat lainnya disatukan dengan fase dalam

Keadaan mikroemulsi berada diantara solubilized solution dan emulsi.

Mikroemulsi mengandung tetesan-tetesan minyak dalam air (o/w) atau tetesan air dalam minyak (w/o)

Diameter tetesan 10 – 20 nm, fraksi volume dari fase terdispersi bervariasi dari 0,2 – 0,8

Pada pembuatan ditambahkan zat pengemulsi pembantu atau ko-surfaktan

Contoh cara pembuatan adalah natrium lauril sulfat atau kalium oleat didispersikan pada cairan organik (benzen), ditambah sedikit air maka akan terbentuk mikroemulsi dengan penambahan pentanol yang merupakan ko surfaktan lipofilik → terbentuk larutan jernih pada suhu 30C.

Dapat digunakan untuk melarutkan obat.

Digunakan pada kosmetika, makanan, pembersih kering dan produk pengkilat dari malam (wax)

Terimakasih atas perhatiannya&

Selamat belajar