STUDI PERMEASI IN SITU GEL OKULAR NANOPARTIKEL LEVOFLOKSASIN SECARA EX VIVO

Indri Maharini, Prof. Dr. apt. Akhmad Kharis Nugroho, M.Si.; Dr. rer.nat. Ronny Martien, M. Si.; dr. Supanji, M. Kes., Ph.D., Sp.M.

2023 | Disertasi | S3 Ilmu Farmasi

Bioavailabilitas obat di mata secara topikal rendah (<5%) karena adanya hambatan anatomis dan fisologis. Kornea merupakan salah satu barrier anatomis yang berpengaruh terhadap permeasi okular. Rendahnya permeasi obat melalui kornea akan menyebabkan rendahnya bioavailabilitas obat di mata. Adanya  pergantian air mata yang tinggi, waktu tinggal yang singkat di cul de sac, eliminasi obat serta drainase nasolachrymal  juga memberikan pengaruh terhadap rendahnya bioavailabilitas obat. Strategi peningkatan bioavailabilitas obat di mata dapat dilakukan dengan sistem penghantaran obat dalam bentuk in situ gel nanopartikel. In situ gel nanopartikel dapat meningkatkan waktu kontak dan permeasi obat sehingga dapat meningkatkan bioavailabilitas obat. Efektivitas sediaan in situ gel dalam peningkatan bioavailabilitas obat di mata salah satunya dapat digambarkan dengan uji permeasi sediaan secara ex vivo. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari permeasi in situ gel nanopartikel  levofloksasin secara ex vivo.
Penelitian terdiri dari dua tahap. Tahap pertama yaitu optimasi formula nanopartikel levofloksasin beserta karakterisasinya. Optimasi formula menggunakan D-Optimal Mixture Design yang terdapat dalam piranti lunak Design Expert® 7.1.5. Tahap penelitian yang kedua yaitu formulasi dan evaluasi sediaan in situ gel nanopartikel levofloksasin.  Nanopartikel formula optimum  diformulasi dalam bentuk sediaan in situ gel dengan polimer natrium alginat. Evaluasi sediaan in situ gel nanopartikel levofloksasin meliputi uji sterilitas, osmolalitas, kejernihan, kandungan obat, kapasitas pembentukan gel, viskositas dan sifat alir, pH, uji pelepasan secara in vitro, uji permeasi secara ex vivo, uji iritasi, uji aktivitas antibakteri secara in vitro menggunakan bakteri P. aeruginosa ATCC 27853 dan S. aureus ATTC 25923.
Hasil formula optimum nanopartikel levofloksasin menggunakan D-Optimal Mixture Design terdiri dari kitosan 0,03% b/v; alginat 0,05% b/v; levofloksasin 0,1% b/v dengan proporsi pada saat formulasi masing-masing 5:1:1. Ukuran partikel, PDI, zeta potensial formula optimum bernilai 295,71 ± 4,15 nm; 0,416 ± 0,009; dan zetapotensial bernilai 24,40± 1,010 mV. Sediaan in situ gel nanopartikel LEVH yang dikembangkan jernih, pH sediaan ± 6, proses gelasi segera, bertahan selama beberapa jam, hasil uji viskositas dan osmolalitas memenuhi syarat sediaan in situ gel okular . Persen pelepasan obat kumulatif in situ gel nanopartikel LEVH pada rentang 73,48±14,57 % - 84,88 ±7,64 dengan profil pelepasan mengikuti kinetika Korsmeyer Peppas with T lag. Jumlah obat yang terpermeasi selama 36 jam sebesar 31,719 ± 0,618 µg. Model permeasi in situ gel nanopartikel LEVH mengikuti 4 model kompartemen dengan 1 kompartemen lag. Prediksi in vivo Cmax  dalam aquous humor sebesar 1 µg/mL yang nilainya  lebih tinggi dari MIC levofloksasin terhadap S. aureus ATTC 25923 dan P. aureginosa ATTC 27853. In situ gel nanopartikel memiliki daya hambat terhadap bakteri S. aureus ATTC 25923 dan P. aeruginosa ATCC 27853 dalam kategori susceptible. Hasil uji iritasi menunjukkan bahwa in situ gel nanopartikel levofloksasin tidak menimbulkan iritasi.

Ocular bioavailability is low (<5>The research consists of two stages. The first stage is optimizing the levofloxacin nanoparticle formula and its characterization. Formula of nanoparticle optimization using D-Optimal Mixture Design contained in Design Expert® 7.1.5 software. The second stage of the research was the formulation and evaluation of levofloxacin nanoparticle gel in situ preparations. Optimum formula nanoparticles are levofloxacin nanoparticles loaded in situ gel with sodium alginate as polymer. Evaluation of levofloxacin nanoparticles-loaded in situ gel included tests for sterility, osmolality, clarity, drug content, gel-forming capacity, viscosity and flow properties, pH, in vitro release test, ex vivo permeation study, irritation test, in vitro antibacterial activity test using P. aeruginosa ATTC 27853 and S. aureus ATTC 25923 bacteria.
The optimum formula for levofloxacin nanoparticles using D-Optimal Mixture Design consisted of 0.03% b/v chitosan; alginate 0.05% b/v; levofloxacin 0.1% b/v with the proportion at the time of each formulation 5:1:1. Particle size, PDI, zeta potential of the optimum formula is 295.71 ± 4.15 nm; 0.416 ± 0.009; and the zeta potential is 24.40 ± 1.010 mV. The developed LEVH nanoparticle-loaded in situ gel was clear, the pH was ± 6, the gelation process was immediate and lasted for several hours, and the results of the viscosity and osmolality tests met the requirements for an ocular gel in situ preparation. The cumulative drug release percentage LEVH nanoparticle-loaded in situ gel was 73.48 ± 14.57 % - 84.88 ± 7.64 with the kinetics release profile following the Korsmeyer Peppas with T lag. The drug permeated for 36 hours was 31.719 ± 0.618 µg. The LEVH nanoparticle-loaded in situ gel permeation model follows a four-compartment model with one lag compartment. The in vivo prediction of Cmax in the aqueous humour is 1 µg/mL, which is higher than the MIC of levofloxacin against S. aureus ATTC 25923 and P. aeruginosa ATTC 27853. The LEVH nanoparticle-loaded in situ gel has inhibition against S. aureus ATTC 25923 and P. aeruginosa ATTC 27853 in the susceptible category. The results of the irritation test showed that LEVH nanoparticle-loaded in situ gel did not irritate the eye.

Kata Kunci : D-optimal Mixture design, nanopartikel, levofloksasin, in situ gel