Dokumen tersebut membahas tentang definisi, keuntungan, keterbatasan, teknik pembuatan, karakterisasi, dan aplikasi nanoemulsi. Nanoemulsi adalah sistem emulsi yang transparan dengan ukuran tetesan antara 50-500 nm yang stabil secara kinetik dan termodinamika. Keuntungan nanoemulsi antara lain penetrasi obat yang lebih baik dan stabilitas jangka panjang. Teknik pembuatannya meliputi homogenisasi tekanan tinggi

1. RATIH ARYANI, M.Farm.,Apt.
STIKES BTH TASIKMALAYA
MIKROEMULSI DAN
NANOEMULSI

2. DEFINISI
 Nanoemulsi adalah sistem emulsi yang transparent ,
tembus cahaya dan merupakan dispersi minyak air yang
distabilkan oleh lapisan film dari surfaktan atau molekul
surfaktan, yang memiliki ukuran droplet 50 nm – 500 nm.
 Nanoemulsi telah diterapkan dalam berbagai industri
farmasi, diantaranya untuk sistem penghantar
transdermal, bahan atau unsur yang potensial dalam
beberapa produk perawatan tubuh, dan pembawa
yang baik pada obat sehingga dapat meningkatkan
bioavailabilitas obat dalam tubuh

3. DEFINISI
 Termodinamika yang stabil :
 Tegangan antar muka yang sangat rendah 10-2-10-4
mN/m mN/m  maka energi antaraksi diantara tetes
diabaikan.
 Memberikan energi bebas yang sangat rendah ,
sehingga dispersi secara termodinamika stabil.
 Ukuran droplet nanoemulsi yang kecil membuat
nanoemulsi stabil secara kinetik sehingga mencegah
terjadinya kriming.

4. Keuntungan Sistem Nanoemulsi
Nanoemulsi memiliki keuntungan sebagai berikut :
 Ukuran tetesan sangat kecil menyebabkan penurunan pada
gaya gravitasi dan gerak brown yang mungkin cukup untuk
mengatasi gravitasi. Hal ini berarti tidak terjadi creaming
selama penyimpanan.
 Ukuran tetesan yang kecil mencegah terjadinya flokulasi
dan memungkinkan sistem untuk tetap tersebar tanpa
adanya pemisahan, serta dapat mencegah koalesens.
 Nanoemulsi cocok untuk penghantaran bahan aktif
melewati kulit. Luas permukaan yang besar dari sistem
emulsi memungkinkan penetrasi yang cepat dari bahan
aktif.

5. Keuntungan Sistem Nanoemulsi
Nanoemulsi memiliki keuntungan sebagai berikut :
 Karena sifatnya yang transparan dan fluiditasnya (pada
konsentrasi minyak yang sesuai) dapat memberikan estetika
yang menarik dan menyenangkan saat digunakan.
 Karena ukuran yang kecil, nanoemulsi dapat melewati
permukaan kulit yang kasar dan dapat meningkatkan penetrasi
obat.
 Ukuran tetesan yang kecil memudahakan penyebarannya dan
penetrasi mungkin dapat ditingkatkan karena tegangan
permukaan dan tegangan antarmuka yang rendah
 Penggunaan nanoemulsion sebagai sistem penghantaran dapat
meningkatkan efektivitas obat, sehingga dosis total dapat
dikurangi dan dengan demikian meminimalkan efek samping.

6. Kekurangan Sistem Nanoemulsi
Nanoemulsi memiliki kerugian sebagai berikut :
 Penggunaan konsentrasi besar surfaktan kosurfaktan yang
diperlukan untuk menstabilkan nanodroplet.
 Kapasitas pelarut terbatas untuk melarutkan zat yang
memiliki titik lebur tinggi
 Surfaktan yang digunakan harus tidak boleh beracun
 Stabilitas nanoemulsion dipengaruhi oleh parameter
lingkungan seperti suhu dan pH. Parameter ini dapat
berubah setelah sampai pada pasien.

7. Surfaktan yang dipilih
 Surfaktan yang dipilih untuk minyak tertentu haruslah :
Menurunkan tegangan antarmuka menjadi nilai sangat rendah
untuk membantu proses dispersi selama preparasi
nanoemulsi
yaitu yang dapat menurunkan tegangan antar muka sangat
rendah (<10 -3 mN/m)  antarmuka minyak / air yang untuk
menghasilkan nanoemulsion.
 Menunjukkan karakteristik hidrofil-lipofil yang sesuai untuk
membentuk lapisan penutup antarmuka yang tepat pada
daerah antarmuka untuk tipe mikroemulsi yang diinginkan,
M/A, A/M atau bikontinu.
 Membentuk lapisan tipis yang fleksibel yang segera dapat
mengubah bentuk disekeliling tetesan halus.

8. Campuran Surfaktan-Kosurfaktan
 Kebanyakan surfaktan berantai tunggal tidak menurunkan
tegangan antarmuka secara mencukupi untuk
membentuk mikro/nanoemulsi, atau tidak membentuk
struktur yang benar (misal HLB).
 Kosurfaktan ditambahkan untuk menurunkan lebih lanjut
tegangan antarmuka diantara fasa minyak dan air,
mengencerkan daerah hidrokarbon lapis tipis antarmuka,
dan mempengaruhi lapis tipis penutupan.
 Kosurfaktan yang sesuai umumnya molekul kecil, tipikal
alkohol berantai pendek sampai medium (C3-C8) yang
dapat berdifusi secara cepat diantara fasa ruahan minyak-
air dan antarmuka.

9. Campuran Surfaktan-Kosurfaktan
 Kosurfaktan dengan panjang rantai alkohol pendek hingga
medium juga akan menjamin bahwa lapis tipis/film cukup
fleksibel untuk segera mengalami deformasi di sekitar
tetesan karena antaraksi diantara molekul surgaktan
primer, baik antaraksi gugus kepala polar maupun
antaraksi rantai hidrokarbon, menurun.
 Bila menggunakan kosurfaktan rantai panjang lebih sering
terbentuk fasa kristalin cair lamelar dibandingkan dengan
bentuk fasa mikro/nanoemulsi

10. Surfaktan Berantai Rangkap Lesitin
 Sistem yang mengandung minyak non toksik dan surfaktan
fosfolipid rantai rangkap yang berasal dari alam seperti lesitin
menunjukkan prospek yang baik.
 Karakteristik larutan lesitin yang perlu diperhatikan :
 Suatu bagian nonpolar yang kuat disebabkan oleh 2 rantai
hidrokarbon panjang
 Suatu bagian polar yang kuat disebabkan oleh gugus kepala
polar “zwitter ionik” yang terhidrasi secara kuat.
 Suatu kesetimbangan mendekati daerah antara polar dan
nonpolar, walaupun sedikit agak bias ke arah lipofilik.
 Suatu tendensi kuat membentuk kristal cair lamelar.

11. Teori Pembentukan Mikro/Nanoemulsi
 Pembentukan dan stabilitas suatu mikro/nanoemulsi
dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk sifat
dan berat molekul surfaktan, panjang rantai alkohol dan
konsentrasi, serta kegaraman (salinity) dan temperatur.
 Teori :
1. Teori lapis tipis campuran antarmuka
2. Teori solubilisasi
3. Teori termodinamika

12. Teori Lapis Tipis Campuran Antarmuka
Lapis tipis (film) yang terbentuk pada antarmuka
merupakan lapis tipis rangkap dua dari tipe M/A atau
A/M dari mikroemulsi yang terbentuk, tergantung
pada lekukan atau penutupan pada antarmuka
(Schulman, dkk 1959).

13. Teori Solubilisasi
Minyak disolubilisasi oleh misel normal dan air
disolubilisasi oleh misel terbalik (reverse micelles/
Gilbery dkk, 1970).

14. Teori Termodinamika
Pembentukan energi bebas harus bernilai negatif untuk
membentuk mikroemulsi yang stabil secara
termodinamika (Paul dan Monlik. 1997; Attword,
1994)

15. Nanoemulsi VS Mikroemulsi
Nanoemulsi Mikroemulsi
Stabil secara kinetika dan
termodinamika.
Tidak memiliki stabilitas
jangka panjang
Membutuhkan konsentrasi
surfaktan yang lebih rendah
untuk pembentukannya.
Nanoemulsions umumnya
mahal
Stabil secara termodinamika
Stabilitas jangka panjang
Konsentrasi surfaktan yang
lebih tinggi
Lebih murah dibandingkan
nanoemulsi

16. Nanoemulsi
NanoemulsiMakro emulsi

19. Teknik Pembuatan
Homogenisasi tekanan tinggi (high pressure
homogenization)
Mikrofluidisasi (microfluidization)

20. High Pressure Homogenization
 Metode ini menggunakan homogenisasi tekanan tinggi /
piston homogenisasi untuk menghasilkan nanoemulsi
dengan ukuran tetesan (droplet) hingga 1 nm

21. Microfluidisasi
 Konsep dasar dari prosesor pompa microfluidizer tunggal dan
interaksi ruang

22. Microfluidisasi
 Melibatkan penggunaan perangkat yang Fluidizer mikro
 Menggunakan tekanan tinggi, pompa/tekanan
perpindahan (500-20000) psi, yang memaksa produk
melewati ruang interaksi, yang terdiri dari saluran kecil
yang disebut saluran mikro
 Produk mengalir melalui saluran mikro menghasilkan
partikel yang sangat halus dengan rentang submikron.
Kedua larutan (fase air dan fase minyak) digabungkan
bersama-sama dan diproses untuk mendapatkan
nanoemulsion stabil.

24. Karakterisasi nanoemulsi
 Transmission electron microscopy
 Analisis ukuran droplet nanoemulsi
 Penentuan viskositas
 Indeks refraksi
 In vitro skin permeation studies
 Tes iritasi kulit
 Studi invivo
 Studi stabilitas termodinamika
 Karakterisasi permukaan

25. Transmission Electron Microscopy
 Morfologi dan struktur nanoemulsion
 Formulasi nanoemulsion diencerkan dengan air (1/100)
 Setetes nanoemulsion disimpan pada film jaringan
berlubang dan diamati setelah pengeringan

26. Studi Stabilitas Termodinamika
 Untuk mengatasi masalah formulasi metastabil
 Formulasi yang dipilih disentrifugasi pada 3500 rpm
selama 30 menit
 Siklus pemanasan dan pendinginan siklus
 Dilakukan enam siklus antara suhu kulkas dari 4oC dan
45oC selama 48 jam.
 Freeze-thaw siklus dilakukan antara -21oC dan +25oC.

27. Ananlisis Ukuran Droplet (Tetesan)
 Ukuran tetesan dari nanoemulsion ditentukan oleh
spektroskopi korelasi foton (photon correlation
spectroscopy)
 Sebanyak (0,1 ml) nanoemulsi didispersikan dalam air 50
ml.
 Pengukuran dilakukan dengan menggunakan Zetasizer
1000 HS
 Cahaya hamburan dipantau pada temperatur 25oC pada
sudut 90o

28. Penentuan Viskositas
 Viskositas formulasi (0,5 g) ditentukan tanpa pengenceran
menggunakan brokfiled DV III ultra-V6.0 RV kerucut dan
plat Rheometer pada 25 ± 0.5oC.
 Salah satu software yang digunakan untuk perhitungan
viskositas adalah v2.6 rheocalc.

29. Aplikasi Nanoemulsion
 Kosmetik
 Antimikroba
 Vaksin mukosa
 Disinfektan
 Nanoemulsion dalam pengobatan berbagai kondisi penyakit
lainnya
 Formulasi nanoemulsion untuk meningkatkan pemberian oral
obat yang sukar larut
 Nanoemulsions sebagai vehicle untuk sediaan transdermal
 Nanoemulsion dalam teknologi kultur sel
 Nanoemulsion dalam terapi kanker dan dalam pemberian
obat yang ditargetkan

30. Aplikasi Nanoemulsion
 Parenteral delivery
 Oral drug delivery
 Topical drug delivery
 Ocular and Pulmonary delivery
 Nanoemulsion in biotechnology

31. Aplikasi Nanoemulsion
Parenteral delivery
Formulasi nanoemulsion memiliki keunggulan yang berbeda atas
sistem macroemulsion ketika diberikan secara parenteral karena
partikel nanoemulsi lebih lambat termetabolisme (dibersihkan) dari
emulsi partikel kasar dan karena itu memiliki waktu tinggal lebih lama
di dalam tubuh.
Oral drug delivery
Formulasi nanoemulsion menawarkan beberapa keuntungan atas
formulasi oral konvensional untuk pemberian oral termasuk
peningkatan penyerapan, meningkatkan potensi klinis, dan penurunan
toksisitas obat. Oleh karena itu, nanoemulsion telah dilaporkan
merupakan penghantaran yang ideal obat-obatan seperti steroid,
hormon, diuretik dan antibiotik

32. Aplikasi Nanoemulsion
Topical drug delivery
Penggunaan lesitin / IPP / air nanoemulsi untuk penghantaran
transdermal indometasin dan diklofenak juga telah dilaporkan
dapat meningkatkan permeabilitas stratum korneum manusia.
Ocular and Pulmonary delivery
O/W nanoemulsi telah diteliti untuk penghantaran okular,
untuk melarutkan obat yang sukar larut, untuk meningkatkan
penyerapan dan untuk mencapai memperpanjang profil rilis.
Nanoemulsi yang mengandung pilocarpin dirumuskan
menggunakan lesitin, propilen glikol dan PEG 200 sebagai
kosurfaktan dan IPM sebagai fase minyak.

33. Aplikasi Nanoemulsion
Nanoemulsion in biotechnology
 Dalam sistem biologis banyak enzim beroperasi pada
antarmuka antara hidrofobik dan hidrofilik dan
antarmuka ini dapat stabil oleh lipid polar dan amfifilik
alami lainnya.
 Katalisis enzimatik dalam nanoemulsion telah digunakan
untuk berbagai reaksi, seperti sintesis ester, peptided dan
gula asetal transesterifikasi; berbagai reaksi hidrolisis dan
transformasi steroid. Enzim lipase adalah yang paling
banyak digunakan dalam reaksi mikroemulsi.