Konsep dasar laju reaksi pada Obat
Laju reaksi dalam bidang farmasi mengacu pada kecepatan perubahan konsentrasi obat akibat proses kimia seperti hidrolisis, degradasi, metabolisme, atau pelepasan bahan aktif. Secara matematis, laju reaksi dinyatakan dalam bentuk hubungan antara konsentrasi bahan aktif obat dengan waktu, yang mengikuti kinetika orde nol, pertama, kedua atau kinetika yang lebih kompleks. Faktor-faktor seperti suhu, pH, kelembaban, dan keberadaan katalis sangat mempengaruhi laju reaksi. Pemahaman tentang kinetika ini membantu memprediksi bagaimana stabilitas obat selama penyimpanan dan penggunaan, memastikan efektivitas obat dalam tubuh, serta hidrolisis obat di dalam tubuh.
Studi kinetika sangat penting dalam farmasi karena membantu menentukan stabilitas obat. Obat yang tidak stabil dapat kehilangan aktivitas terapinya atau menghasilkan produk degradasi yang berbahaya. Dengan mempelajari kinetika degradasi, produsen dapat memperkirakan masa simpan obat dan mengembangkan formula yang lebih stabil. Selain itu, studi kinetika memungkinkan identifikasi kondisi penyimpanan optimal, seperti suhu dan kelembaban yang aman untuk mempertahankan kualitas obat.
Pentingnya studi kinetika dalam farmasi
Kinetika reaksi juga berkontribusi pada farmakokinetik, yaitu studi tentang bagaimana obat diserap, didistribusikan, dimetabolisme, dan diekskresikan oleh tubuh. Informasi ini penting untuk menentukan dosis yang aman dan efektif bagi pasien. Selain itu, memahami kinetika memungkinkan prediksi risiko interaksi obat dan keberadaan produk degradasi berbahaya. Dengan demikian, studi kinetika merupakan landasan ilmiah untuk menjamin keamanan, efektivitas, dan kualitas obat sepanjang siklus hidupnya.
Salah satunya yang dijelaskan pada studi kasus ini, guna melengkapi penjelasan digunakan beberapa data simulasi dari chat gpt. Studi kasus ini diberikan pada mahasiswa farmasi 1B 2024 pada mata kuliah kimia farmasi dasar.
Baca juga mengenai peristiwa asam basa di Lambung melalui : https://warstek.com/mengenal-peristiwa-asam-basa-yang-ada-di-lambung/
Kajian Laju Reaksi pada Hidrolisis Aspirin
Aspirin atau Asetosal atau asam 2-asetil benzoat atau asam O-asetilsalisilat (C9H8O4) terdiri dari gugus fungsi seperti asam karboksilat, ester dan benzena. Aspirin merupakan obat turunan dari salisilat yang sering digunakan sebagai analgesik (pereda nyeri), antipiretik (penurun demam), dan anti-inflamasi (mengobati peradangan). Aspirin juga memiliki efek antikoagulan dan dapat digunakan dalam dosis rendah dalam tempo lama untuk mencegah serangan jantung.
Baca juga untuk obat pereda nyeri lainnya melalui: https://warstek.com/nyeri-fitness/
Aspirin bersifat asam karena keberadaan gugus asam karboksilat. Berdasarkan teori asam arrhenius, saat aspirin terlarut dalam air (lambung) maka akan menghasilkan ion H+.
Kinetika dan mekanisme hidrolisis aspirin disebabkan oleh adanya ionisasi pada gugus asam karboksilat. Reaksi hidrolisis aspirin menghasilkan senyawa asam salisilat dan asam asetat dan berjalan secara reversible (Gambar 1). Keduanya akan menghasilkan ion H+ atau H3O+ yang bersifat asam (Gambar 2).
Hidrolisis aspirin sebenarnya merupakan reaksi orde kedua. Hal ini disebabkan hidrolisis aspirin dipengaruhi oleh konsentrasi dan pH. Derajat keasaman (pH) menunjukkan jumlah ion H+ yang tersedia pada larutan akibat hidrolisis aspirin. Tentunya, lambung memiliki mekanisme pertahanan pH melalui buffer bikarbonat (H2CO3–), konsentrasi ion H+ dan OH– yang dihasilkan dapat bernilai konstan. Dengan demikian reaksi hidrolisis aspirin hanya bergantung pada konsentrasi, dan dapat disimpulkan mengikuti kinetika reaksi orde satu, dengan hukum laju hidrolisis aspirin melalui:
v = k x [C9H8O4]1
Dari persamaan kinetika hidrolisis aspirin tersebut digunakan untuk mengolah data simulasi berikut ini (Gambar 3.). Diperoleh konstanta laju hidrolisis aspirin sebesar 0,001 /detik.Â
Laju hidrolisis aspirin dipengaruhi oleh:
- Konsentrasi
Semakin tinggi konsentrasi dari aspirin dalam larutan maka semakin cepat laju reaksinya. Hal ini terjadi karena jumlah molekul aspirin yang tersedia untuk bereaksi menjadi lebih banyak, sehingga peluang terjadinya tumbukan antar molekul meningkat.
- pH
Hidrolisis aspirin dalam tubuh sangat dipengaruhi oleh jumlah kelarutan ion H+. Gambar 4. menunjukkan data simulasi kinetika hidrolisis aspirin pada cairan lambung (pH 1-2) dan usus (pH 6-7).
Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa hidrolisis aspirin paling cepat di saat kondisi pH sangat asam 1-2, dengan konstanta laju reaksi 0,05 /detik. Dalam kondisi asam, terjadi reaksi pemecahan ester menjadi asam salisilat dan asam asetat dalam waktu yang singkat. Namun, saat kondisi cenderung basa pada pH 6-7 hidrolisis aspirin melambat, dibuktikan dengan konstanta laju reaksinya menurun 0,01 /detik.
- Suhu
Gambar 5. Menunjukkan data simulasi kinetika hidrolisis aspirin yang dipengaruhi oleh suhu. Dimana semakin meningkat suhu menunjukkan nilai k semakin besar. Nilai k ini berbanding terbalik dengan konsentrasi aspirin yang semakin berkurang. Dari data tersebut diperoleh faktor Arrhenius dari hidrolisis aspirin sebesar 1 x 1013 dan energi aktivasi (Ea) 75 kJ/mol K, artinya adanya faktor suhu menunjukkan peningkatan energi kinetik pada molekul, sehingga mempercepat proses penguraian aspirin.
Adanya faktor suhu ini menandakan, bahwa aspirin tidak tahan terhadap suhu lingkungan yang tinggi. Suhu optimal dalam penyimpanan aspirin adalah < 25 oC atau suhu ruang, dan tidak terpapar langsung oleh sinar matahari.
- Desain obat
Jika aspirin dalam bentuk tablet biasa, maka kemungkinan besar akan langsung larut di lambung, akibatnya aspirin cepat dilepaskan atau langsung terhidrolisis dalam lambung. Kondisi ini justru dapat meningkatkan risiko iritasi lambung karena aspirin langsung kontak dengan mukosa lambung. Jika aspirin dalam bentuk tablet enterik, aspirin dapat dilepaskan dalam lambung lebih lambat, sehingga mengurangi risiko iritasi lambung. Tablet enterik merupakan bentuk obat yang memiliki lapisan pelindung.
Dengan mengetahui laju reaksi dan faktor yang mempengaruhi hidrolisis aspirin mempermudah kita dalam memprediksikan kinerja, efektivitas, dampak konsumsi hingga stabilitasnya.
Referensi
Atkins, P., de Paula, J., and Keeler, J., 2010, Atkin’s Physical Chemistry, 9th edn, Oxford University Press, Oxford.
Azizah, N.F., 2007, Perbandingan Kinetika Reaksi Peruraian Asam O-pentanoil salisilat dan Asam O-asetil salisilat pada pH 9 dan pH 11 dengan Metode Spektrofotometri Ultraviolet, [Skripsi], Fakultas Farmasi, Universitas Airlangga, Surabaya.
Cairns, D., 2008, Essentials of Pharmaceutical Chemistry, 3rd edition, Pharmaceutical Press, London.
Data simulasi kinetika hidrolisis aspirin melalui: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1D6xmVy1roVJBIbXiya0Zuw3n_a4No9hXb1veOwx3UGg/edit?usp=sharing
Fessenden, R. T., & Fessenden, J. S., 2009, Organic Chemistry, 7th edition, Brooks/Cole.
Iswandi, I., 2022, Pengaruh Suhu terhadap Penguraian Kadar Asetosal pada Tablet Generik dan Paten secara Spektrofotometri UV, MEDFARM: Jurnal Farmasi dan Kesehatan, 11(1), 1-8.