PENGARUH PENAMBAHAN SODIUM CARBOXYMETHYLCELLULOCE

(CMC Na) 10% SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN

SORBITOL SEBAGAI HUMECTANT TERHADAP SIFAT FISIS BASIS

SEDIAAN GEL TOOTHPASTE: APLIKASI DESAIN FAKTORIAL

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)

Program Studi Farmasi

Oleh:

Benidictus Robby Wilson

NIM : 078114064

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2011

PENGARUH PENAMBAHAN SODIUM CARBOXYMETHYLCELLULOCE

(CMC Na) 10% SEBAGAI GELLING AGENT, GLISEROL DAN

SORBITOL SEBAGAI HUMECTANT TERHADAP SIFAT FISIS BASIS

SEDIAAN GEL TOOTHPASTE: APLIKASI DESAIN FAKTORIAL

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)

Program Studi Farmasi

Oleh:

Benidictus Robby Wilson

NIM : 078114064

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2011

i

ii

iii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dukunglah ambisimu dengan penyerahan diri secara utuh,

kegairahan tanpa batas, dan tekad untuk menang

yang tak mengenal istilah gagal

(Orison Swett Marden)

The best is not the one who wins all the times,

but the one who gets up on his/her feet

everytime he/she falls

Karya ini kupersembahkan untuk: Jesus Christ, for the blessed

Mama-Papaku, Ungkapan rasa hormat dan baktiku

Alm.Uncle Gwan and Aunt Tjioe, Josephin, Arthur and Jessica

Adik-adikku, Saudara-saudaraku, Sahabat-sahabatku,

Teman-teman farmasi dan Almamaterku tercinta

iv

v

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

berkat dan rahmat yang senantiasa diberikan-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi berjudul Pengaruh Penambahan Sodium

Carboxymethylcelluloce (CMC Na) 10% sebagai Gelling Agent, Gliserol dan

Sorbitol sebagai Humectant terhadap Sifat Fisis Basis Sediaan Gel Toothpaste:

Aplikasi Desain Faktorial sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana

Farmasi (S.Farm.) pada Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa sejak awal masa perkuliahan hingga masa

penyusunan skripsi ini, penulis telah mendapat bantuan dari berbagai pihak baik

bantuan doa, dorongan, semangat, kritik, maupun saran. Oleh sebab itu penulis

ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ipang Djunarko, M.Sc., Apt. selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Rini Dwiastuti, M.Sc., Apt. selaku dosen Pembimbing Skripsi atas kesediaan

memberikan pengajaran, bimbingan, masukan, kritik, dan saran.

3. Dewi Setyaningsih, M.Sc., Apt. selaku dosen penguji yang telah berkenan

memberikan kritik serta saran yang membangun.

4. Agatha Budi Susiana L., M.Si., Apt. selaku dosen penguji yang telah berkenan

memberikan kritik dan saran yang membangun serta bimbingan dalam

perkuliahan.

vi

5. CM. Ratna Rini Nastiti, M.Pharm., Apt. selaku Kaprodi Fakultas Farmasi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

6. Segenap dosen Fakultas Farmasi Sanata Dharma atas segala pengajaran dan

bimbingannya selama perkuliahan.

7. Pak Musrifin, Mas Agung, Mas Ottok, Mas Kunto, Mas Parlan, Om Bim atas

segala bantuan dan kerja sama selama penulis melakukan penelitian.

8. Orangtua, Alm.Om Gwan, Aunt Tjioe, Josephine, Arthur, Jessica, dan Adik-

adikku tercinta atas doa, kasih sayang, dan dukungannya.

9. V. Julius Marco H. rekan kerja selama penelitian, penyusunan skripsi, dan

selama perkuliahan. Terima kasih atas segala masukan, semangat, dan

kebersamaan yang telah diberikan.

10. Teman-teman FST 2007, teman-teman kelas B 2007, dan semua teman-teman

Farmasi atas segala kebersamaan dan kekompakannya.

11. Teman-teman BJ Kost atas kekompakan dan kebersamaannya setiap hari.

12. Semua pihak dan teman-teman yang telah membantu dan tidak dapat penulis

sebutkan satu-persatu.

Penulis juga menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam skripsi

ini oleh karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis. Oleh sebab itu

penulis mengharapkan kesediaan pembaca untuk memberikan saran dan kritik

yang membangun. Akhir kata, semoga segala informasi yang ada dalam skripsi ini

dapat bermanfaat bagi pembaca.

Penulis

vii

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL....................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH ......................................................................................................... v

PRAKATA.................................................................................................... vi

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .....................................................viii

DAFTAR ISI................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL........................................................................................xii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................xiii

DAFTAR LAMPIRAN............................................................................... xiv

INTISARI..................................................................................................... xv

ABSTRACT.................................................................................................. xvi

BAB I PENGANTAR.................................................................................... 1

A. Latar Belakang .......................................................................................... 1

B. Perumusan Masalah................................................................................... 4

C. Keaslian Penelitian .................................................................................... 4

D. Manfaat Penelitian .................................................................................... 5

E. Tujuan Penelitian....................................................................................... 5

BAB II PENELAAHAN PUSTAKA............................................................. 6

ix

A. Definisi Toothpaste ................................................................................... 6

1. Gel berdasarkan dispersi padatan .......................................................... 7

2. Gel berdasarkan polimer hidrofilik ....................................................... 8

B. Gelling Agent............................................................................................. 9

C. Humectant ............................................................................................... 11

1. Sorbitol ................................................................................................ 12

2. Gliserol ................................................................................................ 13

D. Stabilitas Toothpaste ............................................................................... 13

1. Sifat Alir (Rheology) ........................................................................... 14

2. Extrudability........................................................................................ 17

E. Metode Desain Faktorial.......................................................................... 17

F. Landasan Teori ........................................................................................ 19

G. Hipotesis.................................................................................................. 20

BAB III METODE PENELITIAN .............................................................. 21

A. Jenis Rancangan Penelitian ..................................................................... 21

B. Variabel Penelitian .................................................................................. 21

C. Definisi Operasional................................................................................ 21

D. Alat dan Bahan Penelitian ....................................................................... 23

E. Tata Cara Penelitian................................................................................. 23

1. Formula Gel Toothpaste ...................................................................... 23

2. Pembuatan Gel Toothpaste.................................................................. 25

3. Uji Sifat Fisik dan Stabilitas Gel Toothpaste ...................................... 26

a. Uji viskositas dan pergeseran viskositas......................................... 26

x

b. Uji extrudability.............................................................................. 27

F. Analisis Hasil .......................................................................................... 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 28

A. Formulasi Basis Gel Toothpaste ............................................................. 28

B. Pengaruh Faktor terhadap Respon Viskositas, Pergeseran Viskositas

dan Extrudability berdasarkan Desain Faktorial ..................................... 31

1. Respon Viskositas ............................................................................... 32

2. Respon Pergeseran Viskositas............................................................. 38

3. Respon Extrudability........................................................................... 42

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN....................................................... 47

A. Kesimpulan ............................................................................................. 47

B. Saran........................................................................................................ 47

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 48

LAMPIRAN................................................................................................. 50

BIOGRAFI PENULIS ................................................................................. 63

xi

DAFTAR TABEL

Tabel I. Rancangan percobaan desain faktorial tiga faktor dan dua aras........18

Tabel II. Formula gel toothpaste menurut Lieberman H.A. et al., 1996 ........24

Tabel III. Formula gel toothpaste hasil modifikasi.........................................24

Tabel IV. Persentase aras tinggi dan aras rendah faktor komposisi................25

Tabel V. Rancangan percobaan desain faktorial.............................................25

Tabel VI. Data pengujian respon viskositas....................................................33

Tabel VII. Data nilai efek respon viskositas ...................................................33

Tabel VIII. Data respon pergeseran viskositas 30 hari penyimpanan.............39

Tabel IX. Data nilai efek respon pergeseran viskositas ..................................40

Tabel X. Data respon extrudability .................................................................42

Tabel XI. Data nilai efek respon extrudability................................................43

Tabel XII. Data perbandingan respon viskositas dan respon extrudability ....45

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Diagram interaksi antar polimer gel tipe 1........................................8

Gambar 2. Diagram interaksi antar polimer gel tipe 2........................................9

Gambar 3. Struktur CMC Na ............................................................................10

Gambar 4. Struktur sorbitol...............................................................................12

Gambar 5. Struktur gliserol...............................................................................13

Gambar 6. Hasil pengolahan data pareto respon viskositas..............................34

Gambar 7. Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon viskositas...........35

Gambar 8. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan sorbitol pada aras

rendah gliserol terhadap respon viskositas.....................................36

Gambar 9. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan sorbitol pada aras

tinggi gliserol terhadap respon viskositas ......................................36

Gambar 10. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan gliserol pada aras

rendah sorbitol terhadap respon viskositas ....................................37

Gambar 11. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan gliserol pada aras

tinggi sorbitol terhadap respon viskositas ......................................37

Gambar 12. Hasil pengolahan data pareto respon pergeseran viskositas..........40

Gambar 13. Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon pergeseran

viskositas......................................................................................41

Gambar 14. Hasil pengolahan data pareto respon extrudability .......................43

Gambar 15. Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon extrudability ....44

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Pengolahan data respon viskositas .......................................... 51

Lampiran 2. Pengolahan data respon pergeseran viskositas ........................ 54

Lampiran 3. Pengolahan data respon extrudability...................................... 56

Lampiran 4. Dokumentasi............................................................................ 58

xiv

INTISARI

Tujuan penelitian eksperimental ini adalah mengetahui pengaruh penambahan gliserol dan sorbitol sebagai humectant serta CMC Na 10% sebagai gelling agent terhadap sifat fisis basis sediaan gel toothpaste, yang meliputi extrudability, viskositas, dan pergeseran viskositas. Stabilitas sifat fisis sediaan gel toothpaste mempengaruhi keamanan dan kualitas sediaan baik selama penyimpanan maupun penggunaan.

Pada penelitian digunakan metode desain faktorial dua aras (aras rendah

dan aras tinggi) dan tiga faktor (gliserol, sorbitol, dan CMC Na 10%) dengan 8 jenis formula dan dilakukan replikasi masing-masing sebanyak 3 kali. Data dianalisis menggunakan software Design Expert 7.0. Respon yang diukur dalam penelitian ini adalah extrudability, viskositas, dan pergeseran viskositas setelah 1 bulan penyimpanan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa interaksi CMC Na 10% sebagai

gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai humectants berpengaruh signifikan terhadap respon viskositas dengan nilai Prob.F sebesar 0,0096 (

ABSTRACT

The aim of this experimental research is to know the effect of adding gliserol and sorbitol as humectant also CMC Na 10% as gelling agent to physical properties of gel toothpaste base, such as extrudability; viscosity; and shifting of viscosity. The physical properties stability of gel toothpaste dosage form will affect safety and quality for dosage form during store or use time.

The research used design factorial method two level (high level and low

level) and three factor (gliserol, sorbitol, and CMC Na 10%) with eight type of formula and three replicate for each. The data analyzed with Design Expert Software 7.0. The respond counted for the research is extrudability; viscosity; and shifting of viscosity after a month store.

The results showing that interaction CMC Na 10% as gelling agent,

gliserol and sorbitol as humectants significantly affect to viscosity respond with value of Prob > F is 0,0096 (

BAB I

PENGANTAR

A. Latar Belakang

Pasta gigi telah digunakan dan beredar secara luas di masyarakat. Produk

pasta gigi tersebut harus memenuhi karakteristik penting suatu pasta gigi meliputi

konsistensi, abrasiveness, penampilan, kemampuan membentuk busa, rasa,

stabilitas dan keamanan. Karakteristik penting tersebut akan menjamin

kenyamanan dan keamanan pasta gigi selama digunakan maupun disimpan oleh

konsumen. Suatu basis pasta gigi perlu diformulasikan dengan komposisi bahan

secara tepat supaya memberikan konsistensi, abrasiveness, penampilan,

kemampuan membentuk busa, rasa, stabilitas dan keamanan yang sesuai dengan

persyaratan.

Formula pasta gigi secara umum terdiri atas abrasive, bahan pengikat

(binders), surfaktan, humectant, pemanis, perasa, pewarna, pengawet, zat aktif,

dan zat tambahan lain. Basis gel toothpaste yang baik sangat dipengaruhi oleh

komposisi gelling agent dan humectant karena hampir sebagian besar komponen

penyusun dari sediaan gel toothpaste adalah gelling agent dan humectant. Pasta

gigi gel transparan diformulasikan dengan komponen humectant mencapai 80%

dari jumlah total formula (Lieberman H.A. Rieger M.M. dan Banker G.S., 1996).

Hal ini didasarkan pada sifat gelling agent sebagai agen pengikat (binder) yang

bertanggung jawab dalam menjaga konstituen padatan dan cairan dalam suatu

bentuk pasta halus sedangkan humectant berperan dalam peningkatan stabilitas

1

2

gel toothpaste dengan cara mempertahankan kelembaban sistem gel toothpaste

karena dapat mengikat air dari lingkungan supaya masuk ke dalam sistem sediaan.

Umumnya sediaan pasta gigi yang beredar di masyarakat berbentuk

pasta. Dalam penelitian ini sediaan dibuat dengan bentuk gel. Pemilihan bentuk

gel ini berdasarkan keuntungan yang tidak diperoleh dalam bentuk pasta yakni ada

sensasi rasa dingin (akibat evaporasi alkohol dengan air secara bersamaan ketika

diaplikasikan) dan memiliki organoleptis yang menarik yaitu transparan (jernih)

sehingga lebih diterima oleh masyarakat dari segi estetika.

Penelitian ini menggunakan humectant sebagai salah satu variabel yang

diteliti sebab menurut pendapat Rowe R.C. Sheskey P.J. dan Quinn M.E., 2009

bahwa penggunaan kedua jenis humectant dalam suatu sistem dispersi dapat

meningkatkan stabilitas dari sediaan tersebut. Humectant akan mencegah

kehilangan lembab dan kekeringan dari pasta gigi sehingga stabilitas terjaga.

Penggunaan humectant sebagai faktor penelitian supaya diketahui seberapa besar

nilai efek humectant dalam mempengaruhi sifat fisis sediaan serta supaya

dihasilkan sediaan basis gel toothpaste dengan konsistensi, abrasiveness,

penampilan, kemampuan membentuk busa, rasa, stabilitas dan keamanan yang

baik. Dalam penelitian ini digunakan dua jenis humectant yaitu sorbitol dan

gliserol untuk mengetahui pengaruh interaksi keduanya serta interaksinya dengan

gelling agent dalam menghasilkan suatu sediaan gel toothpaste dengan

karakteristik dan stabilitas sediaan (viskositas, penampilan, homogenitas, pH)

yang diinginkan. Gliserol memberikan rasa lengket ketika diaplikasikan dan

memiliki viskositas lebih rendah dibandingkan sorbitol namun memiliki

3

kemampuan mengabsorpsi lembab yang tinggi. Sedangkan sorbitol memiliki

viskositas yang lebih tinggi dibandingkan gliserol. Pertimbangan kekurangan dan

kelebihan masing-masing bahan tersebut sehingga dengan kombinasi keduanya

dapat meningkatkan stabilitas sediaan.

Selain humectant, gelling agent juga dipilih sebagai variabel penelitian

sebab merupakan faktor penentu dalam membentuk konsistensi sediaan dari gel

toothpaste. Gelling agent akan menjaga konsistensi sediaan melalui pembentukan

struktur jaringan tiga dimensi sehingga medium dispers (air) akan terjebak di

dalamnya. Terjebaknya medium dispers di dalam struktur tiga dimensi tersebut

akan membuat pergerakan dari medium dispers menjadi terbatas sehingga sediaan

memiliki bentuk fisik yang lebih kental (viskos). Namun semakin tinggi viskositas

sediaan belum tentu memenuhi kestabilan secara fisik sebab akan mengalami

kesulitan ketika sediaan tersebut hendak diaplikasikan. Oleh sebab itu perlu dilihat

seberapa besar nilai efek dari gelling agent dalam mempengaruhi stabilitas fisis

sediaan gel toothpaste sehingga dapat dihasilkan sediaan pasta gigi yang memiliki

viskositas optimal. Pada penelitian ini gelling agent yang digunakan adalah CMC

Na 10%, sebagai agen pembentuk konsistensi sediaan (viskositas). CMC Na

adalah polimer alam yang merupakan derivat selulosa serta memiliki kestabilan

pada rentang pH lebar yaitu 2-10. CMC Na dapat memberikan konsistensi sediaan

yang tinggi hanya dengan konsentrasi kecil (1-10%).

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan pengaruh

konsentrasi gliserol, sorbitol, dan CMC Na 10% terhadap sifat fisis basis sediaan

gel toothpaste sehingga dapat menjadi referensi dalam pembuatan pasta gigi yang

4

memenuhi sifat fisis yang baik meliputi extrudability (kemampuan keluar dari

tube), viskositas dan pergeseran viskositas. Pendekatan yang digunakan pada

penelitian ini adalah metode Design Factorial 2 aras dan 3 faktor. Dengan metode

design factorial dapat ditentukan formula dengan berbagai variasi komposisi

humectant gliserol dan sorbitol serta gelling agent CMC Na 10% sekaligus dapat

mengetahui efek penggunaan humectant gliserol dan sorbitol, efek penggunaan

gelling agent CMC Na 10% serta efek interaksi ketiganya terhadap stabilitas fisis

gel toothpaste.

B. Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan diteliti adalah:

1. Bagaimana pengaruh CMC Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol

sebagai humectant terhadap sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel

toothpaste?

2. Faktor apa yang paling signifikan dalam menentukan respon sifat fisis dan

stabilitas yang dihasilkan?

C. Keaslian Penelitian

Sejauh penelusuran yang dilakukan peneliti, penelitian mengenai

pengaruh penambahan sodium carboxymethylcelluloce (CMC Na) 10% sebagai

gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai humectant terhadap sifat fisis basis

sediaan gel toothpaste: aplikasi desain faktorial belum pernah dilakukan.

5

D. Manfaat Penelitian

1. Manfaat teoritis

a. Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi tentang pengaruh

CMC Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai humectant

terhadap sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel toothpaste.

b. Mengetahui faktor yang signifikan dalam mempengaruhi respon sifat

fisis dan stabilitas yang dihasilkan.

2. Manfaat praktis

Dengan penelitian ini diharapkan memberi gambaran sifat fisis basis gel

toothpaste yang baik kepada masyarakat melalui parameter viskositas, pergeseran

viskositas dan extrudability.

E. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh CMC Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol

sebagai humectant terhadap sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel

toothpaste.

2. Mengetahui faktor yang signifikan dalam menentukan respon sifat fisis dan

stabilitas yang dihasilkan.

BAB II

PENELAAHAN PUSTAKA

A. Definisi Toothpaste

Toothpaste (pasta gigi) merupakan sistem dispersi padatan di dalam

medium cair, yang terdiri dari air dan cairan larut dalam air, minyak, serta padatan

baik yang larut maupun tidak larut. Pasta gigi dapat berupa pasta buram, gel

transparan, pasta dengan garis berwarna, setengah gel atau setengah pasta, serbuk,

serta cairan (Lieberman H.A. et.al., 1996).

Pasta gigi berfungsi membersihkan permukaan gigi ketika digunakan

bersama dengan sikat gigi. Pasta gigi membantu mengeluarkan partikel-partikel

makanan, mengurangi plak dan kotoran, mengkilapkan permukaan gigi, dan

menyegarkan nafas mulut. Zat aktif yang sering digunakan adalah fluoride yang

dapat mengurangi karies gigi dengan memperkuat permukaan lapisan luar gigi

(Lieberman H.A. et.al., 1996).

Gel merupakan sistem penghantaran obat yang sempurna untuk cara

pemberian yang beragam dan kompatibel dengan banyak bahan obat yang berbeda

(Allen Jr. and Loyd, V., 2002). Gel adalah sistem semi padat dimana terdapat

interaksi (baik fisika maupun kovalen) antara partikel koloid dengan suatu

pembawa berupa cairan. Pembawa tersebut merupakan fase kontinyu dan

berinteraksi dengan partikel koloid melalui struktur jaringan tiga dimensi yang

terbentuk oleh ikatan antar partikelnya. Pembawa dapat berupa cairan,

hidroalkohol, basis alkohol, atau non-cairan. Partikel koloid dapat berupa padatan

6

7

terdispersi, misalnya kaolin, bentonite, atau polimer terdispersi. Terdapat dua

kategori utama gel, didasarkan pada sifat alami jaringan struktur tiga dimensi

yang terbentuk yaitu: (1) dispersi padatan dan (2) polimer hidrofilik (Jones, D.,

2008).

1. Gel berdasarkan dispersi padatan

Dibawah kondisi tertentu, padatan terdispersi dapat mengalami flokulasi.

Bila flokulasi terjadi pada sistem gel ini maka fase kontinyu atau pembawa berupa

cairan akan terdispersi dalam ruang kosong antar partikel-partikel. Interaksi yang

terjadi antar partikel di dalam struktur jaringan tiga dimensi tersebut adalah van

der Waals (pada daerah secondary minimum), misalnya pada gel aluminium

hidroksida menurut USP (United State Pharmacopeia). Selain interaksi van der

Waals, terdapat ikatan elektrostatik (misalnya pada kaolin, bentonite dan

aluminium magnesium silicate). Partikel tersebut menunjukkan bentuk struktur

kristal menyerupai plate (piring) dimana terdapat daerah elektronegatif (O-) dan

daerah elektropositif (terjadi proses ionisasi sehingga menghasilkan ion

magnesium dan ion aluminium). Interaksi-interaksi tersebut membentuk struktur

jaringan tiga dimensi meskipun kekuatan interaksi antar partikel tersebut lemah

sehingga dengan adanya peningkatan gaya geser (misalnya dengan adanya

penggojogan) akan menyebabkan liberasi dan rusaknya struktur tiga dimensi

tersebut. Ketika gaya geser dihentikan maka sistem jaringan tiga dimensi tersebut

akan kembali menata diri. Sistem tersebut memiliki tipe aliran thixotropy dimana

penataan ulang sistem jaringannya berdasarkan waktu (Jones, D., 2008).

8

2. Gel berdasarkan polimer hidrofilik

Gel farmasetik sebagian besar dibuat dengan mendispersikan polimer

hidrofilik ke dalam pembawa berupa cairan. Ketika terdispersi di dalam medium

cairan maka polimer hidrofilik akan memiliki sifat fisis unik yaitu penggabungan

diri (self-association) dari polimer-polimer tersebut dan berinteraksi dengan

mediumnya. Terdapat dua tipe penggabungan diri (tipe 1 dan tipe 2) berdasarkan

sifatnya yang reversibel dan irreversibel. Gel tipe 1 sering disebut sebagai

hidrogel. Interaksi antar polimernya kovalen dan oleh bantuan adanya cross-link

antar molekul (Jones, D., 2008).

Gambar 1. Diagram interaksi antar polimer gel tipe 1 (Jones, D., 2008).

Gel tipe ini memiliki sifat fisika-kimia unik meliputi kemampuan

mengabsorpsi sejumlah cairan dengan tetap mempertahankan struktur tiga

dimensi, menunjukkan sifat mekanis robust yaitu kemampuan bertahan ketika

terpapar pada gaya geser mencapai 1 kPa, dan memiliki fleksibilitas (Jones, D.,

2008).

Sebaliknya pada gel tipe 2, interaksi antara rantai polimer adalah

reversibel oleh adanya ikatan yang lemah, misalnya interaksi hidrogen, ionik, dan

9

interaksi van der Waals. Gel tipe ini memiliki sifat aliran pseudoplastis.

Pemberian gaya geser akan merusak ikatan antar polimer sehingga viskositas

menurun. Ketika pemberian gaya geser dihentikan maka interaksi

makromolekular akan terbentuk kembali dan viskositas sediaan akan kembali

pada titik keseimbangan (Jones, D., 2008).

Gambar 2. Diagram interaksi antar polimer gel tipe 2 (Jones, D., 2008)

B. Gelling Agent

Gelling agent digunakan sebagai bahan pengikat (binders) pada sediaan

pasta gigi. Adanya bahan pengikat akan meningkatkan viskositas sediaan. Bahan

pengikat dapat mencegah pemisahan komponen partikel padat dengan cairan

(medium dispers) terutama selama penyimpanan. Penggunaan bahan pengikat

juga berpengaruh terhadap kecepatan dan volume pembentukan busa, penampilan

bentuk pasta gigi ketika diaplikasikan pada sikat gigi, dan kecepatan pelepasan

rasa dari sediaan pasta gigi (Petrusso, A., 2010).

Gelling agent adalah gum alam atau sintetis, resin, atau hidrokoloid lain

yang digunakan di dalam formulasi pasta gigi untuk menjaga konstituen cairan

dan padatan dalam suatu bentuk pasta yang halus. Gelling agent meningkatkan

10

viskositas dari fase cairan dan mencegah pengeluaran cairan dari pasta. Secara

umum, gelling agent digunakan dalam konsentrasi 0,9% sampai dengan 2,0%

pada formulasi pasta gigi. Gelling agent yang paling sering digunakan adalah

carboxymethylcellulose, dikenal sebagai CMC. Carrageenan, gum tragacanth,

gum karaya, sodium alginate, carbomer resin, dan magnesium aluminium silicates

juga digunakan sebagai gelling agent (Lieberman H.A. et.al., 1996). Pada

penelitian ini digunakan CMC Na sebagai gelling agent.

Menurut USP (United States Pharmacopeia) 32, CMC Na didefinisikan

sebagai garam dari poli-karboksi-metil-eter dari selulosa. CMC Na memiliki

pemerian yakni berwarna putih, tidak berbau, tidak berasa, berbentuk serbuk

granular, dan higroskopis setelah mengalami pengeringan. CMC Na cukup stabil,

meskipun memiliki sifat higroskopis. Kondisi dibawah kelembaban tinggi maka

CMC Na dapat menyerap air (>50%) dalam jumlah besar. Dalam bentuk larutan,

CMC Na stabil pada pH 2-10 namun dapat terjadi presipitasi pada pH dibawah 2

serta akan mengalami penurunan viskositas diatas pH 10. Umumnya, CMC Na

dalam bentuk larutan memberikan viskositas dan stabilitas maksimum pada pH 7-

9 (Rowe R.C. et.al., 2009).

Gambar 3. Struktur CMC Na (Jones, D., 2008)

11

Konsentrasi pada rentang 1-10% b/b dibutuhkan untuk menghasilkan

sediaan gel farmasetik. Pada penambahan jumlah rendah, larutan polimer

hidrofilik menunjukkan tipe aliran Newtonian tergantung dari jumlah interaksi

antar polimer yang terbentuk. Dengan semakin bertambahnya jumlah dari polimer

hidrofilik, jumlah interaksi antar polimer akan bertambah dan menunjukkan tipe

aliran Non-Newtonian. Semakin bertambahnya jumlah polimer maka akan terjadi

peningkatan daerah junction dan meningkatkan tahanan terhadap deformasi aliran

ketika diberikan stress (viskositas meningkat) (Jones, D., 2008).

C. Humectant

Humectant adalah bahan dalam produk kosmetik yang dimaksudkan

untuk mencegah hilangnya lembab dari produk (Loden, 2001). Humectant

berfungsi untuk mencegah kehilangan lembab dan kekeringan dari pasta gigi dan

memberikan rasa nyaman ketika digunakan di dalam mulut. Pada pasta buram,

umumnya digunakan konsentrasi humectant sebesar 20-40%. Gel transparan

diformulasikan dengan konsentrasi humectant maksimal sebesar 80%. Macam-

macam humectant yang sering digunakan antara lain sorbitol, gliserol, dan

propilenglikol (Lieberman H.A. et.al., 1996).

Pada penelitian ini digunakan gabungan dua macam humectant yakni

sorbitol dan gliserol. Gliserol memberikan rasa lengket ketika diaplikasikan dan

memiliki viskositas lebih rendah dibandingkan sorbitol namun memiliki

kemampuan mengabsorpsi lembab yang tinggi. Sedangkan sorbitol memiliki

viskositas yang lebih tinggi dibandingkan gliserol. Pertimbangan kekurangan dan

12

kelebihan masing-masing bahan tersebut sehingga dengan kombinasi keduanya

dapat meningkatkan stabilitas sediaan.

1. Sorbitol

Sorbitol merupakan serbuk, granul, atau serpihan putih, bersifat

higroskopis, memiliki rasa manis, dapat meleleh pada suhu sekitar 96C. Satu

gram sorbitol larut dalam 0,45 ml air, sedikit larut dalam alkohol, metanol, atau

asam asetat (Anonima, 2000). Sorbitol sangat tidak larut dalam pelarut organik,

bersifat inert, dan dapat bercampur dengan bahan tambahan lainnya (Loden,

2001). Larutan sorbitol berupa cairan seperti sirup yang tidak berwarna, jernih,

berasa manis, tidak berbau khas, dan bersifat netral (Anonima, 2000).

Sorbitol digunakan secara luas sebagai bahan tambahan dalam formulasi

sediaan farmasi. Rentang konsentrasi penambahan sorbitol dalam formula pasta

gigi berada pada rentang antara 20-60% (Rowe R.C. et.al., 2009).

H

C

H

OH C C

OH

H

H

OH

C

OH

H

C C

OH

H

H

H

OH

Gambar 4. Struktur sorbitol (Anonimb, 1979)

Sorbitol tidak toksik pada dosis 9 gram/hari secara peroral. Secara

umum, sorbitol digunakan sebagai pemanis (Loden, 2001). Dibawah kondisi 25C

dengan kelembaban relatif 50%, memiliki higroskopisitas sebesar 1 mg H2O/100

mg dan kapasitas menahan air sebesar 21 mg H2O/100 mg (Rawlings, A.V.

Harding, C.R. Watkinson, A. Chandar, P. dan Scott I.R., 2002).

13

2. Gliserol

Gliserol memiliki pemerian jernih, tidak berwarna, tidak berbau, kental,

cairan higroskopis, memiliki rasa manis, kurang lebih 0,6 kali lebih manis dari

sukrosa (Rowe R.C. et.al., 2009).

Gliserol digunakan secara luas dalam formulasi sediaan farmasi misalnya

sediaan oral, mata, topikal, dan sediaan parenteral. Gliserol menimbulkan rasa

basah atau lengket sehingga sering kali dikombinasi dengan humectant lain untuk

menutupi sifat tersebut (Zocchi, G., 2001). Gliserol digunakan sebagai emollient

dan humectant dalam daftar FDA-81 produk farmasetis dan digunakan dalam

konsentrasi 0,2 sampai 65,7% (Smolinske, 1992).

HO OH

OH Gambar 5. Struktur molekul gliserol (Anonimb, 1979)

D. Stabilitas Toothpaste

Suatu formulasi pasta gigi harus stabil hingga saat timbul waktu

kadaluwarsa, dimana mencapai waktu 3 tahun (Lieberman H.A. et.al., 1996).

Sediaan tersebut harus satu fase (tidak terpisah), kekentalan (viskositas) harus

terjaga, dan pH harus terjaga hingga batas waktu kadaluwarsa. Formulasi harus

disesuaikan dengan prosedur uji termasuk uji kondisi dipercepat dan uji selama

waktu penyimpanan sediaan tersebut. Sediaan uji harus dievaluasi untuk

menjamin bahwa sediaan tersebut memiliki karakteristik yang diinginkan

(Lieberman H.A. et.al., 1996).

14

Sama seperti bentuk sediaan lain, stabilitas adalah kemampuan suatu pasta

gigi untuk dapat mempertahankan karakteristik penting yang dibutuhkan agar

tidak berubah selama penggunaan dan penyimpanan hingga waktu

kadaluwarsanya. Pengujian harus dilakukan agar dapat menjamin stabilitas fisik

pasta gigi tetap dalam keadaan baik sama seperti stabilitas kimia dari bahan-bahan

yang digunakan (Lieberman H.A. et.al., 1996).

Karakteristik fisik dengan data kuantitatif dapat digunakan sebagai

pertimbangan evaluasi. Karakteristik tersebut harus mencakup penampilan

sediaan, warna, keseragaman, rasa, berat jenis, pH, dan viskositas. Parameter-

parameter tersebut harus direkam untuk setiap stabilitas pada kondisi

penyimpanan dengan interval waktu tertentu (Lieberman H.A. et.al., 1996).

Secara umum, pengujian stabilitas untuk pasta gigi terdiri dari penempatan

sampel dengan berat tertentu, analisis secara kimia, dan menjamin karakteristik

fisik pada penyimpanan suhu kamar, 5C, 37C, dan 45C dengan interval waktu

penyimpanan 1 minggu, 1 bulan, 3 bulan, dan 6 bulan (Lieberman H.A. et.al.,

1996).

1. Sifat Alir (Rheology)

Rheology berasal dari bahasa Yunani yaitu Rheo yang berarti aliran

dan Logos yang berarti ilmu sehingga rheology mendefinisikan aliran suatu

cairan (sifat alir). Viskositas adalah suatu besaran yang menunjukkan ketahanan

suatu cairan untuk dapat mengalir. Semakin tinggi viskositas maka tahanan suatu

cairan untuk dapat mengalir semakin besar pula. Rheology sangat berperan dalam

15

aplikasi formulasi sediaan farmasi seperti emulsi, pasta, supositoria dan tablet

salut (Martin, A. Swarbrick, J. dan Cammarata, A., 1983).

Sifat Alir Newtonian, menunjukkan hubungan linier antara gaya geser

(Shear Stress) dengan kecepatan geser.

xv

AF

..................(1)

Pemberian suatu gaya (F) pada suatu unit area (A) tertentu dikenal

sebagai gaya geser (Shear Stress). Newton menyatakan bahwa velocity ( v ) suatu

material pada suatu jarak tertentu ( x ) maka akan menyebabkan terjadinya

perpindahan material tersebut yang proporsional dengan gaya geser. Perubahan

velocity pada jarak tertentu dikenal sebagai kecepatan geser (Rate of Share).

Berdasarkan persamaan tersebut maka digunakan rumus:

)/( rvAF = ................(2)

Dimana dikenal sebagai koefisien viskositas dari cairan tipe

Newtonian (Amiji, M.M. dan Sandmann, B.J., 2003). Tipe aliran Newtonian

hanya berlaku pada senyawa seperti air, alkohol, gliserin, dan larutan sejati

(Liebermann, H.A. et.al., 1996).

Sedangkan sifat alir Non-Newtonian, menunjukkan hubungan antara

gaya geser terhadap kecepatan geser yang berkebalikan. Ada 3 macam tipe sifat

alir Non-Newtonian yaitu tipe plastis, pseudoplastis dan dilatan (Amiji, M.M. dan

Sandmann, B.J., 2003).

Tipe plastis menunjukkan suatu kondisi dimana tidak terdapat perubahan

suatu aliran selama pemberian gaya tertentu hingga tercapai titik transisi. Titik

16

transisi tersebut dikenal sebagai Yield Value yaitu nilai minimal gaya geser yang

dibutuhkan suatu sistem untuk dapat berdeformasi dan mulai mengalir (Amiji,

M.M. dan Sandmann, B.J., 2003).

Berbeda dengan tipe plastis, tipe pseudoplastis menunjukkan suatu situasi

dimana sistem akan terdeformasi dan mengalir (terjadi perubahan viskositas)

segera setelah diberikan gaya geser dan akan kembali ke keadaan semula ketika

pemberian suatu gaya geser dihentikan (Amiji, M.M. dan Sandmann, B.J., 2003).

Cairan dengan tipe pseudoplastis akan mengalami penurunan viskositas dengan

semakin bertambahnya gaya geser (Martin, A. et.al., 1983).

Sejumlah produk farmasi, termasuk gum alam dan sintetis antara lain

dispersi tragacanth; sodium alginate; dan methylcellulose dalam cairan

menunjukkan sistem sifat alir pseudoplastis (Martin, A., et.al., 1983). Di dalam

suatu cairan, molekul-molekul dengan berat molekul besar dan struktur panjang

seperti itu akan saling terpilin dan terperangkap bersama dengan pelarut yang

tidak bergerak. Dengan adanya gaya geser maka molekul akan terbebas dan

menyusun diri secara searah sehingga dapat mengalir. Dengan kata lain molekul

akan memiliki tahanan yang lebih kecil untuk mengalir dan air yang terjebak juga

akan terlepas, sehingga viskositas turun (Aulton, M.E., 1988).

Sistem sediaan pseudoplastis juga dapat menunjukkan fenomena

thixotropi yaitu pada saat didiamkan memiliki sistem berupa sediaan yang kaku

seperti gel. Namun ketika diberi gaya geser maka struktur ini akan pecah menjadi

sistem yang lebih encer seperti larutan atau solution. Ketika gaya geser

dihilangkan maka sistem mulai menyusun diri kembali ke bentuk semula dengan

17

waktu tertentu (Martin, A. et.al., 1983). Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan

gel-sol-gel recovery sangat bervariasi tergantung dari sistemnya yaitu dari

hitungan menit sampai dengan hari (Aulton, M.E., 1988).

2. Extrudability

Extrudability adalah suatu gaya yang dibutuhkan untuk mendorong pasta

gigi hingga dapat keluar dari tube (wadah). Extrudability dipengaruhi oleh

konsistensi sediaan dari kombinasi bahan yang digunakan dan diameter tube yang

digunakan. Semakin kecil gaya yang dibutuhkan untuk mengeluarkan sediaan

pasta gigi dari tube (dengan konsistensi sifat fisis lain yang terkontrol) maka

menunjukkan nilai extrudability yang semakin baik (Lieberman H.A. et.al., 1996).

E. Metode Desain Faktorial

Desain faktorial merupakan aplikasi persamaan regresi yaitu teknik

untuk memberikan model hubungan antara variabel-respon dengan satu atau lebih

variabel bebas. Model yang diperoleh dari analisa tersebut berupa persamaan

matematika (Bolton, 1997). Desain faktorial digunakan untuk mengevaluasi efek

dari faktor yang dipelajari secara simultan dan efek yang relatif penting dapat

dinilai (Armstrong, N.A. and James, K.C., 1996). Desain faktorial digunakan

dalam penelitian dimana efek dari faktor atau kondisi yang berbeda dalam

penelitian ingin diketahui (Bolton, 1997).

Penelitian desain faktorial dimulai dengan menentukan faktor dan faktor

yang akan diteliti, serta respon yang akan diukur. Respon yang diukur harus dapat

diekspresikan secara numerik. Deskripsi sifat (seperti besar, lebih besar, terbesar)

18

dan nomor urut (seperti menunjukkan respon terbesar adalah 1, selanjutnya 2, dan

seterusnya) tidak dapat digunakan (Armstrong, N.A. dan James, K.C., 1996).

Respon yang diukur harus dapat dikuantitatifkan (Bolton, 1997).

Dengan desain faktorial, dapat didesain suatu percobaan untuk

mengetahui faktor yang dominan berpengaruh secara signifikan terhadap respon.

Juga memungkinkan kita mengetahui interaksi antara faktor-faktor tersebut

(Bolton, 1997; Voigt, 1995).

Pada desain faktorial dua aras dan tiga faktor diperlukan delapan formulasi

(2n=8, dengan 2 menunjukkan aras dan n menunjukkan jumlah faktor). Rancangan

penelitian desain faktorial dengan tiga faktor dan dua aras seperti tabel berikut:

Tabel I. Rancangan percobaan desain faktorial tiga faktor dan dua aras

Faktor Interaksi Eksperimen A B C AB AC BC ABC (1) - - - + + + - a + - - - - + + b - + - - + - + ab + + - + - - - c - - + + - - + ac + - + - + - - bc - + + - - + - abc + + + + + + +

Keterangan : - = aras rendah + = aras tinggi

Rumusan yang berlaku : Y = B0 + B1(X1) + B2(X2) + B3(X3) +...+ B12X1X2 + B13X1X3 + B23X2X3 +...+

B123X1X2X3..............(3) Dengan : Y = respon hasil atau sifat yang diamati (X1)(X2)(X3) = aras pada faktor A dan faktor B B0, B1, B2, B3... = koefisien, dapat dihitung dari hasil percobaan (1) = aras rendah faktor A, aras rendah faktor B, dan aras rendah faktor C A = aras tinggi faktor A, aras rendah faktor B, dan aras rendah faktor C B = aras rendah faktor A, aras tinggi faktor B, dan aras rendah faktor C

19

AB = aras tinggi faktor A, aras tinggi faktor B, dan aras rendah faktor C C = aras rendah faktor A, aras rendah faktor B, dan aras tinggi faktor C

AC = aras tinggi faktor A, aras rendah faktor B, dan aras tinggi faktor C BC = aras rendah faktor A, aras tinggi faktor B, dan aras tinggi faktor C

ABC = aras tinggi faktor A, aras tinggi faktor B, dan aras tinggi faktor C Besarnya efek dapat dicari dengan menghitung selisih antara rata-rata

respon pada aras tinggi dan rata-rata respon pada aras rendah (Bolton, 1997).

Desain faktorial memiliki beberapa keuntungan. Metode ini memiliki

efisiensi yang maksimum untuk memperkirakan efek yang dominan dalam

menentukan respon. Keuntungan utama desain faktorial adalah bahwa metode ini

memungkinkan untuk mengidentifikasi efek masing-masing faktor, maupun efek

interaksi antar faktor. Metode ini ekonomis, dapat mengurangi jumlah penelitian

jika dibandingkan dengan meneliti dua efek faktor secara terpisah (Muth, J.E.De.,

1999).

F. LANDASAN TEORI

Pada formulasi dasar pasta gigi dibutuhkan penambahan gelling agent

untuk mempertahankan konsentrasi solid yang tinggi. Contoh gelling agent yang

umum digunakan antara lain Gum Tragacanth, Caragheen, derivat selulosa,

Carboxymethyl cellulose (CMC), hidroksi etil selulosa dan carbomer. Selain

berfungsi untuk mempertahankan kekerasan bentuk sediaan pasta gigi sehingga

menjadi stabil, gelling agent juga dapat berfungsi untuk memodifikasi

dispersibilitas; karakter busa; dan rasa. Gelling agent merupakan koloid hidrofilik

yang terdispersi dalam air.

Humectant ditambahkan sebagai agen penjaga kelembaban dan mencegah

kekeringan pasta gigi. Rh (relatif humidity) didalam sistem sediaan lebih kecil

20

dari Rh lingkungan sehingga humectant akan menyerap kelebihan lembab di

lingkungan masuk ke dalam sistem sediaan gel toothpaste. Penggunaan secara

bersamaan kedua jenis humectant dalam satu sistem dispersi akan meningkatkan

konsistensi, penampilan, kemampuan membentuk busa, rasa, stabilitas dan

keamanan sediaan pasta gigi. Gliserol memberikan rasa lengket ketika

diaplikasikan dan memiliki viskositas lebih rendah dibandingkan sorbitol namun

memiliki kemampuan mengabsorpsi lembab yang tinggi. Sedangkan sorbitol

memiliki viskositas yang lebih tinggi dibandingkan gliserol dan dapat digunakan

untuk menutupi rasa lengket dari gliserol. Pertimbangan kekurangan dan

kelebihan masing-masing bahan tersebut sehingga dengan kombinasi keduanya

dapat meningkatkan stabilitas sediaan.

Pengamatan pengaruh faktor terhadap basis sediaan gel toothpaste

dilakukan supaya diketahui faktor apa yang signifikan dalam menentukan sifat

fisis basis sediaan gel toothpaste terhadap respon yang diukur khususnya dalam

karakteristik konsistensi sediaan yang meliputi viskositas, pergeseran viskositas

dan extrudability.

G. HIPOTESIS

1. Interaksi CMC Na 10% sebagai gelling agent, gliserol dan sorbitol sebagai

humectants mempengaruhi sifat fisis dan stabilitas basis sediaan gel toothpaste.

2. Faktor yang signifikan dalam menentukan respon sifat fisis dan stabilitas yang

dihasilkan adalah faktor CMC Na 10% sebagai gelling agent.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Jenis Rancangan Penelitian

Penelitian ini merupakan rancangan quasi eksperimental bersifat

eksploratif dengan menggunakan desain penelitian secara Factorial Design.

B. Variabel dalam Penelitian

1. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah komposisi jumlah humectant

gliserol dan sorbitol serta gelling agent CMC Na 10% dalam formula gel

toothpaste.

2. Variabel tergantung dalam penelitian ini adalah sifat fisis (viskositas dan

extrudability) serta stabilitas (pergeseran viskositas).

3. Variabel pengacau terkendali dalam penelitian ini adalah kecepatan putar

mixer, lama pengadukan pembuatan gel toohpaste dan kondisi penyimpanan.

4. Variabel pengacau tak terkendali dalam penelitian ini adalah suhu dan

kelembaban ruangan.

C. Definisi Operasional

1. Gel toothpaste merupakan sistem dispersi padatan di dalam medium cair, yang

terdiri dari air dan cairan larut dalam air, minyak, serta padatan baik yang larut

maupun tidak larut.

21

22

2. Gelling agent adalah bahan yang digunakan untuk membentuk kekentalan

atau pembentuk sifat alir sediaan gel toothpaste. Gelling agent yang

digunakan dalam penelitian ini adalah CMC Na 10%.

3. Humectant adalah bahan yang digunakan untuk mencegah drying out

(lepasnya air dari sediaan) serta mengabsorsi lembab dari lingkungan.

Humectant yang digunakan dalam percobaan ini adalah gliserol dan sorbitol.

4. Faktor adalah variabel yang diteliti di dalam penelitian (CMC Na 10%,

gliserol, dan sorbitol).

5. Respon adalah besaran yang diamati, perubahan efek dan besarnya dapat

dikuantitatifkan. Dalam penelitian ini adalah sifat fisis gel toothpaste

(kemampuan extrudability dan viskositas) serta stabilitas gel toothpaste

(pergeseran viskositas).

6. Sifat fisis gel toothpaste adalah parameter untuk mengetahui kualitas sediaan

gel toothpaste, dalam penelitian ini meliputi uji viskositas dan uji

extrudability.

7. Viskositas adalah parameter tahanan suatu sediaan untuk dapat mengalir.

8. Extrudability adalah suatu gaya yang dibutuhkan untuk mendorong pasta gigi

hingga dapat keluar dari tube (wadah). Nilainya diperoleh dari gaya yang

dibutuhkan untuk mengeluarkan pasta gigi dari wadah (tube) dan dinyatakan

dalam satuan berat (kilogram).

9. Stabilitas gel toothpaste ditentukan dari besarnya nilai pergeseran viskositas

antara sebelum dan sesudah penyimpanan selama 1 bulan.

23

10. Desain faktorial adalah rancangan metode penelitian yang memungkinkan

untuk mengetahui efek yang dominan dalam menentukan sifat fisis dan

stabilitas gel toothpaste melalui analisis hasil secara statistik.

11. Efek adalah respon yang disebabkan adanya variasi aras dan faktor.

D. Alat dan Bahan Penelitian

Alat-alat yang digunakan meliputi Glassware (Pyrex-Germany), neraca

analitik (Mettler Toledo GB 3002), Mixer (Philips Type HR 1170 120V-130W

Made In Holland), Viscotester seri VT 04 (Rion-Japan), Hardness Tester (No.

174886 KIYA SEISAKUSHO, Ltd. Tokyo, Japan), dan tube plastik (netto @10 g)

yang beredar di pasaran.

Bahan-bahan yang digunakan meliputi CMC Na (kualitas farmasetis),

Sorbitol (kualitas farmasetis), Gliserol (kualitas farmasetis), Sodium saccharin

(kualitas farmasetis), Sodium benzoate, Sodium lauryl sulfate (kualitas

farmasetis), Oleum menthae piperita (kualitas farmasetis), Tween 80 (kualitas

farmasetis), Alkohol (kualitas farmasetis), dan Aquadest.

E. Tata Cara Penelitian

1. Formula Gel toothpaste

Formula gel toothpaste menurut Lieberman H.A. et.al., 1996 adalah

sebagai berikut :

24

Tabel II. Formula gel toothpaste menurut Lieberman H.A. et.al., 1996 No. Fase Bahan Berat (% b/b) 1 A Glycerin 96% 14,00 2 A CMC 9M31XF 0,30 3 B Sorbitol 70% 42,10 4 C Sodium saccharin 0,20 5 C Sodium benzoate 0,08 6 C Sodium fluoride 0,22 7 C Deionized water 5,00 8 D Polyethylene glycol-32 5,00 9 E Abrasive silica 14,00 10 E Thickening silica 7,50 11 F Glycerin 96% 5,50 12 F Sodium lauryl sulfate 1,25 13 F Polysorbate-20 2,00 14 F FD&C Blue #1 (1%) 0,05 15 F FD&C Yellow #5 (1%) 0,10 16 F Flavor 0,70 17 F Alcohol SD38B 2,00

Formula diatas selanjutnya dimodifikasi menjadi formula basis sediaan

gel toothpaste (tanpa abrasif, zat aktif, dan pewarna) dengan variasi komposisi

humectant dan gelling agent menggunakan metode factorial design. Formula yang

diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel III. Formula gel toothpaste hasil modifikasi No. Fase Bahan Berat (gram) 1 A CMC Na 10% 60-90 2 A Gliserol 20,5-30,5 3 B Sorbitol 40-60 4 C Natrium sakarin 0,20 5 C Natrium benzoat 0,08 6 C Aquadest 5,00 7 D Natrium lauril sulfat 1,25 8 D Tween 80 2,00 9 D Alkohol 2,00 10 E Oleum menthae piperita 0,70

25

Berdasarkan formula yang akan dibuat tersebut dapat dilakukan

perhitungan untuk menentukan besarnya sampel yang akan digunakan yaitu :

(n-1) (p-1) > 15...............(4)

Keterangan : n = jumlah sampel p = jumlah perlakuan

p = 8 (8 formula kombinasi komposisi gliserol, sorbitol, dan CMC Na)

Dari rumus perhitungan tersebut didapatkan hasil jumlah sampel n 3

sehingga pada penelitian ini dipergunakan jumlah sampel sebanyak 3 replikasi

untuk masing-masing formula yang digunakan.

2. Pembuatan Gel toothpaste

Faktor yang akan diteliti adalah faktor gliserol, sorbitol, dan CMC Na

10%. Aras tinggi dan aras rendah dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

Tabel IV. Penentuan aras tinggi dan aras rendah faktor komposisi Faktor CMC Na 10% (g) Gliserol (g) Sorbitol (g)

Aras rendah 60 20,5 40 Aras tinggi 90 30,5 60

A = Faktor CMC Na 10% setelah dikembangkan B = Faktor Gliserol C = Faktor Sorbitol

Tabel V. Rancangan percobaan desain faktorial

Faktor Interaksi Eksperimen A B C AB AC BC ABC (1) - -- - + + + - A + - - - - + + B - + - - + - +

AB + + - + - - - C - - + + - - +

AC + - + - + - - BC - + + - - + -

ABC + + + + + + + A = Faktor CMC Na 10% B = Faktor Gliserol C = Faktor Sorbitol

a. CMC Na (A) dikembangkan dengan aquadest pada konsentrasi 10% selama

24 jam.

26

b. Gliserol dimasukkan ke dalam mixer. Ditambahkan massa CMC Na 10%

yang telah dikembangkan sebelumnya sambil diaduk (skala 1) untuk

menyiapkan campuran fase A.

c. Fase B ditambahkan ke dalam mixer sambil terus diaduk.

d. Bahan-bahan fase C dilarutkan di dalam aquadest (fase C) dan ditambahkan

ke dalam mixer. Kemudian dicampur dan diaduk (skala 1) selama 20 menit.

e. Dicampurkan dan dilarutkan terlebih dahulu bahan-bahan fase D ke dalam

sebagian gliserol yang diperoleh dari gliserol pada fase A (sebanyak 5,5

gram), kemudian ditambahkan ke dalam mixer dan diaduk (skala 1) kembali

selama 10 menit.

f. Ditambahkan bahan fase E dan diaduk 5 menit, dimasukkan ke dalam wadah

dan diberi label.

3. Uji Sifat Fisik dan Stabilitas Gel toothpaste

a. Uji viskositas dan pergeseran viskositas. Pengukuran viskositas

menggunakan alat Viscotester Rion seri VT 04 dengan cara sebagai berikut: gel

toothpaste dimasukkan ke dalam wadah dan dipasang pada portable viscotester.

Viskositas gel toothpaste diketahui dengan mengamati gerakan jarum penunjuk

viskositas. Uji ini dilakukan dua kali, yaitu (1) 2 hari setelah gel toothpaste selesai

dibuat dan (2) setelah disimpan selama 1 bulan (Instruction Manual Viscotester

VT-03E/VT-04E).

27

Suatu sediaan dianggap memiliki stabilitas yang baik jika memiliki

persentase pergeseran viskositas kurang dari 15% (Zatz, J.L. Berry, J.J. dan

Aldermen D.A., 1996).

b. Uji Extrudability. Prosedur pengukuran extrudability ini merupakan

hasil modifikasi dari Lieberman H.A. et.al., 1996. Pasta gigi sebanyak 10 gram

dimasukkan ke dalam tube hingga penuh dan diletakkan secara horisontal ke

dalam alat uji kekerasan (hardness tester). Alat dijalankan hingga rotor dari alat

uji tepat menyentuh dasar dan tepat mengeluarkan sediaan pasta gigi dari tube.

Nilai respon extrudability dinyatakan dalam satuan berat (kilogram).

F. Analisis Hasil

Data yang dihasilkan adalah data uji extrudability, viskositas, dan

pergeseran viskositas. Dengan menggunakan metode desain faktorial, maka dapat

dihitung besar efek dari masing-masing faktor yaitu jumlah penambahan gliserol,

sorbitol, CMC Na 10%, dan interaksi antara 3 faktor tersebut sehingga dapat

diketahui efek yang dominan dalam menentukan sifat fisik dan stabilitas sediaan.

Program software yang digunakan dalam analisis data pada penelitian ini adalah

Design Expert 7,0.

Analisis statistik dilakukan untuk mengetahui signifikansi setiap faktor

dan interaksi dalam mempengaruhi respon dan analisis statistik dapat diperoleh

dari hasil pengolahan data menggunakan Design Expert 7,0 software. Berdasarkan

analisis statistik ini, maka dapat ditentukan ada atau tidaknya pengaruh hubungan

dari setiap faktor dan interaksi terhadap respon.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Formulasi Sediaan Basis Gel Toothpaste

Pada penelitian ini dilakukan pembuatan basis sediaan gel toothpaste

dengan faktor yang diteliti yaitu gelling agent (CMC Na 10%) dan campuran dua

jenis humectant (gliserol dan sorbitol). Secara umum sediaan gel toothpaste dibuat

dengan bahan-bahan seperti terapeutic agent (zat aktif), gelling agent (pengental),

humectant (pelembab), abrasive (pembersih kotoran gigi), detergent (pembentuk

busa), preservative (pengawet), whitening agent (pemutih) dan flavour (perasa).

Namun pada penelitian ini tidak digunakan zat aktif dan abrasive sebab pada

penelitian ini hanya dibuat basis sediaan gel toothpaste. Basis sediaan gel

toothpaste hanya berperan sebagai pembawa dari zat aktif dan tidak memiliki

kemampuan membersihkan kotoran gigi.

Penggunaan CMC Na 10% sebagai gelling agent didasarkan atas

kemampuan CMC Na yang berada pada konsentrasi 10% memiliki konsistensi

viskositas yang tinggi sehingga dimungkinkan mampu menghasilkan sifat fisis

basis sediaan gel toothpaste yang baik serta memiliki penampilan organoleptis

yang jernih (merupakan kelebihan utama sediaan gel). Penggunaan CMC Na yang

merupakan polimer alami sebagai gelling agent dipilih berdasarkan pertimbangan

sifat kimia yang dimiliki yaitu kestabilan tinggi pada rentang pH lebar yaitu 2

hingga 10 (Rowe R.C. et.al., 2009). Dipilih penggunaan campuran sorbitol dan

gliserol sebagai humectants untuk faktor yang diteliti sebab

28

29

memiliki kemampuan dalam menarik air sehingga mampu menjaga kelembaban

dalam sistem gel toothpaste. Apabila kelembaban terjaga maka tidak akan

terbentuk lapisan kering pada sistem gel toothpaste yang diakibatkan oleh

penguapan pelarut (air) sehingga sediaan tetap stabil ketika hendak digunakan dan

disimpan.

Pembuatan CMC Na konsentrasi 10% (fase A) dilakukan dengan

mendispersikan padatan CMC Na ke dalam air pada suatu wadah dengan

permukaan yang luas kemudian didiamkan selama 24 jam agar seluruh partikel

padat dari CMC Na dapat terbasahi dengan sempurna dan terdapat interaksi antar

polimer dengan medium air membentuk sistem jaringan tiga dimensi yang

optimal. Pendispersian serbuk CMC Na harus merata ke dalam seluruh permukaan

air pada wadah untuk mencegah terjadinya penggumpalan yang menyebabkan

sediaan tidak tercampur homogen. Penggunaan mixer dalam mencampur massa

CMC Na 10%, gliserol (fase A) dan sorbitol (fase B) disini bertujuan untuk

memberikan pengadukan kuat sehingga diperoleh homogenitas pada sediaan.

Namun perlu diketahui bahwa pengadukan kuat tersebut tidak boleh terlalu kuat

(>1000 rpm) sebab akan menyebabkan struktur jaringan tiga dimensi yang

terbentuk akan rusak sehingga menurunkan viskositas sediaan (sifatnya

irreversibel). Natrium benzoat dipilih sebagai pengawet sebab mampu

menghambat pertumbuhan mikroba pada konsentrasi kecil (0,05-0,2%). Perlu

dilakukan penambahan pengawet sebab medium dari sediaan gel adalah air

sehingga memungkinkan ditumbuhi oleh mikroba. Aquadest sebanyak 5 ml

digunakan untuk melarutkan pengawet dan pemanis. Penggunaan aquadest

30

dengan volume lebih besar akan memperbesar kemungkinan pertumbuhan

mikroba pada sediaan.

Natrium lauril sulfat digunakan sebagai agen pembentuk busa pada

sediaan pasta gigi. Gliserol pada fase D ini digunakan untuk melarutkan natrium

lauril sulfat dan mengurangi busa yang terbentuk selama pengadukan manual

sehingga diperoleh sediaan gel toothpaste yang lebih jernih, sebab bila digunakan

pelarut aquadest maka busa yang terbentuk selama proses pengadukan cenderung

lebih banyak dikarenakan jumlah air yang digunakan sedikit sehingga lewat jenuh

serta akan menimbulkan warna keruh pada sediaan gel toothpaste. Tween 80

berfungsi sebagai cosolvent dalam melarutkan natrium lauril sulfat di dalam

medium gliserol. Alkohol digunakan untuk memberikan sensasi rasa dingin ketika

terevaporasi dengan air pada saat diaplikasikan. Oleum menthae pipperita sebagai

bahan pemberi aroma (flavour). Pencampuran flavour dilakukan pada tahap akhir

sebab dikhawatirkan aroma akan hilang selama proses pembuatan sediaan jika

ditambahkan di awal proses.

Pada pembuatan basis sediaan gel toothpaste ini, terdapat perbedaan

penampakan warna sediaan segera setelah diformulasikan dengan penampakan

warna sediaan setelah mengalami penyimpanan selama 1 bulan. Pada penampakan

segera setelah diformulasikan, warna sediaan terlihat lebih keruh. Hal ini dapat

disebabkan oleh adanya udara yang terperangkap di dalam sistem ketika diaduk

menggunakan mixer. Udara yang terjebak tersebut akan memerangkap busa yang

dibentuk oleh natrium lauril sulfat. Sedangkan penampakan warna setelah sediaan

mengalami penyimpanan 1 bulan cenderung lebih jernih (transparan). Hal ini

31

dapat disebabkan karena adanya penguapan pelarut (akibat dari suhu

penyimpanan yang tidak terkontrol) selama penyimpanan sehingga udara yang

terjebak dan busa didalamnya akan hilang dengan adanya penguapan dari pelarut

tersebut. Udara yang terperangkap di dalam sistem sediaan dapat diminimalkan

dengan kondisi vacuum selama pengadukan menggunakan mixer. Cara alternatif

yang lain yaitu dengan melakukan proses degassing (dipusingkan) pada sediaan

yang telah dibuat menggunakan alat ultrasonifikasi sehingga dapat menghilangkan

udara yang terjebak.

B. Pengaruh Faktor terhadap Respon Viskositas, Pergeseran Viskositas, dan

Extrudability berdasarkan Desain Faktorial

Faktor yang digunakan dalam penelitian ini adalah CMC Na 10%,

gliserol, dan sorbitol. Penentuan faktor tersebut didasarkan pada pertimbangan

bahwa semakin banyak jumlah gelling agent maka dapat meningkatkan viskositas

sediaan (Jones, D., 2008) sehingga memenuhi sifat fisis sediaan gel toothpaste

serta dengan penggunaan campuran gliserol dan sorbitol akan meningkatkan

stabilitas dengan cara menjaga kelembaban sediaan (Lieberman H.A. et.al., 1996).

Penentuan aras rendah dan aras tinggi dari ketiga faktor yang diteliti berdasarkan

pada hasil orientasi yang dilakukan. Hasil orientasi yang diperoleh yaitu:

Faktor A = merupakan CMC Na 10% dengan aras rendah (-1) sebesar 60 g dan

aras tinggi (+1) sebesar 90 g.

Faktor B = merupakan gliserol dengan aras rendah (-1) sebesar 15 g dan aras

tinggi (+1) sebesar 25 g.

32

Faktor C = merupakan sorbitol dengan aras rendah (-1) sebesar 40 g dan aras

tinggi (+1) sebesar 60 g.

Dari rancangan percobaan desain faktorial dengan 8 formula yang terdiri

dari aras faktor berbeda-beda selanjutnya diukur respon viskositas (segera setelah

sediaan dibuat), pergeseran viskositas (penyimpanan selama 30 hari), dan

extrudability.

1. Respon Viskositas

Viskositas adalah suatu besaran yang menunjukkan ketahanan suatu

cairan untuk dapat mengalir (Martin, A. et.al., 1983). Nilai dari respon viskositas

sangat erat kaitannya dengan tipe aliran dari sediaan yang dibuat dengan suatu

polimer sebagai gelling agent. Pada penelitian ini digunakan polimer alami yaitu

CMC Na 10% yang memiliki tipe aliran pseudoplastis. Pengukuran nilai respon

viskositas pada penelitian ini dilakukan pada hari kedua setelah basis sediaan gel

toothpaste dibuat. Waktu pengukuran pada hari kedua didasarkan pada

pertimbangan bahwa pada hari kedua sistem sediaan gel toothpaste mengalami

relaksasi sehingga dimungkinkan system gel tersebut telah menata diri dengan

sempurna dan tidak terdapat pengaruh adanya gaya geser ketika proses pembuatan

sediaan (Lieberman H.A. et.al., 1996). Data hasil pengujian respon viskositas

disajikan pada tabel VI.

33

Tabel VI. Data pengujian respon viskositas Viskositas Gel Toothpaste Hari ke-2 (d.Pa.s) Formula 1 2 3 Rata-rata SD

1 500 500 600 550 40,8 A 650 800 700 716 62,3 B 570 410 550 510 71,1

AB 590 800 600 663 96,7 C 550 420 500 490 53,5

AC 600 600 700 633 47,1 BC 390 490 550 476 65,9

ABC 570 550 600 573 20,5

Data pengujian respon viskositas pada tabel VI selanjutnya dihitung nilai

efek dari masing-masing faktor dan interaksinya seperti ditunjukkan pada tabel

VII dengan menggunakan software design expert 7,0. Melalui analisis statistik uji

Anova pada program tersebut dapat pula diketahui tingkat signifikansi dari

pengaruh faktor atau interaksi tersebut seperti ditunjukkan pada gambar 7.

Tabel VII. Data nilai efek respon viskositas Interaksi Nilai efek % kontribusi

CMC Na 10% +140,00 47,32 Gliserol -41,67 4,19 Sorbitol -66,67 10,73 CMC Na 10% dan Gliserol -15,00 0,54 CMC Na 10% dan Sorbitol -20,00 0,97 Gliserol dan Sorbitol +5,00 0,06 CMC Na 10%, Giserol dan Sorbitol -8,33 0,17

34

Gambar 6. Hasil pengolahan data pareto respon viskositas

(merah: menaikkan respon; biru: menurunkan respon)

Hasil pengolahan data nilai efek respon viskositas (tabel VII)

menunjukkan bahwa interaksi faktor A (CMC Na 10%) dengan faktor C

(sorbitol); interaksi faktor A (CMC Na 10%) dengan faktor B (gliserol); dan

interaksi antara ketiga faktor yaitu faktor A (CMC Na 10%), faktor B (gliserol),

dan faktor C (sorbitol) memberikan nilai efek negatif sehingga berperan dalam

menurunkan respon viskositas. Interaksi antara faktor B (gliserol) dengan faktor C

(sorbitol) akan menaikan respon viskositas.

Faktor A (CMC Na 10%) berperan dalam menaikan respon viskositas

dengan nilai kontribusi paling besar seperti ditunjukan pada tabel VII.

35

Gambar 7. Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon viskositas

Hasil statistik uji Anova dengan nilai model Prob.F sebesar 0,0096

(

36

Berdasarkan data analisis statistik yang signifikan selanjutnya dibuat plot

grafik hubungan antara faktor dengan respon yang diteliti menggunakan software

design expert 7,0. Pada grafik tersebut menunjukkan bahwa hubungan antara

faktor CMC Na 10% dengan sorbitol memiliki pengaruh menaikkan respon

viskositas pada aras rendah gliserol (gambar 8) maupun aras tinggi gliserol

(gambar 9).

Gambar 8. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan sorbitol pada aras rendah

gliserol terhadap respon viskositas

Gambar 9. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan sorbitol pada aras tinggi

gliserol terhadap respon viskositas

Semakin bertambahnya penggunaan CMC Na 10% dan sorbitol (baik

aras rendah maupun aras tinggi) pada aras rendah gliserol (gambar 8) dan aras

37

tinggi gliserol (gambar 9) akan menaikkan respon viskositas sediaan basis gel

toothpaste.

Hubungan antara faktor CMC Na 10% dengan gliserol juga memiliki

pengaruh menaikkan respon viskositas pada aras rendah sorbitol (gambar 10)

maupun aras tinggi sorbitol (gambar 11).

Gambar 10. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan gliserol pada aras rendah

sorbitol terhadap respon viskositas

Gambar 11. Analisis grafik faktor CMC Na 10% dan gliserol pada aras tinggi

sorbitol terhadap respon viskositas Semakin bertambahnya penggunaan CMC Na 10% dan gliserol (baik

aras rendah maupun aras tinggi) pada aras rendah sorbitol (gambar 10) dan aras

tinggi sorbitol (gambar 11) akan menaikkan respon viskositas sediaan basis gel

toothpaste.

38

Dari analisis statistik, faktor A (CMC Na 10%) memiliki nilai Prob.F

39

Karakteristik fisik dengan data kuantitatif dapat digunakan sebagai

pertimbangan evaluasi stabilitas sediaan pasta gigi salah satunya adalah

viskositas. Stabilitas sediaan melalui parameter sifat fisis viskositas diukur pada

kondisi penyimpanan dengan interval waktu tertentu (Lieberman H.A. et.al.,

1996). Pada penelitian ini dilakukan penghitungan nilai pergeseran viskositas

berdasarkan selisih nilai viskositas setelah 30 hari penyimpanan dengan nilai

viskositas setelah gel toothpaste diformulasikan. Hasil perhitungan respon

pergeseran viskositas dapat diamati pada tabel VII.

Tabel VIII. Data respon pergeseran viskositas setelah 30 hari penyimpanan 2 hari 30 hari

Formula 1 2 3 Rata-rata 1 2 3 Rata-rata

% pergeseran viskositas

1 550 500 600 550 700 700 550 650 19,65 A 650 800 700 717 850 800 800 817 15,02 B 570 410 550 510 600 550 550 567 13,14

AB 590 800 600 663 800 800 700 767 17,42 C 550 420 500 490 600 600 550 583 20,65

AC 600 600 700 633 750 650 700 700 11,11 BC 390 490 550 477 500 500 500 500 10,08

ABC 570 550 600 573 700 650 650 667 16,44

Tabel VIII menunjukan terjadi peningkatan nilai viskositas rata-rata gel

toothpaste 2 hari dengan setelah mengalami penyimpanan selama 1 bulan pada

masing-masing formula. Peningkatan nilai viskositas tersebut dikenal sebagai nilai

pergeseran viskositas. Perbedaan nilai tersebut mungkin disebabkan oleh struktur

jaringan tiga dimensi yang belum secara sempurna terbentuk pada gel toothpaste 2

hari. Gel toothpaste setelah mengalami penyimpanan selama 1 bulan telah

membentuk secara sempurna struktur jaringan tiga dimensi sehingga medium

40

dispers terperangkap lebih kuat didalam struktur jaringan tiga dimensi tersebut

dan viskositas meningkat.

Data pengujian respon pergeseran viskositas pada tabel VIII selanjutnya

dihitung nilai efek dari masing-masing faktor dan interaksinya seperti ditunjukkan

pada tabel IX dengan menggunakan software design expert 7,0.

Tabel IX. Data nilai efek respon pergeseran viskositas Interaksi Nilai efek

CMC Na 10% -0,13 Gliserol -3,09 Sorbitol -2,49 CMC Na 10% dan Gliserol +6,96 CMC Na 10% dan Sorbitol +0,05 Gliserol dan Sorbitol -1,04 CMC Na 10%, Giserol dan Sorbitol +2,50

Gambar 12. Hasil pengolahan data pareto respon pergeseran viskositas

(merah: menaikkan respon; biru: menurunkan respon)

Tabel IX menunjukkan bahwa interaksi antara faktor A (CMC Na 10%)

dengan faktor B (gliserol); interaksi faktor A (CMC Na 10%) dengan faktor C

(sorbitol); dan interaksi faktor ABC (CMC Na 10%, gliserol, dan sorbitol)

meningkatkan respon pergeseran viskositas sediaan basis gel toothpaste. Namun

41

interaksi antara faktor B (gliserol) dan faktor C (sorbitol) menurunkan respon

pergeseran viskositas.

Melalui analisis statistik uji Anova diketahui tingkat signifikansi dari

pengaruh faktor atau interaksi tersebut seperti ditunjukkan pada gambar 15.

Gambar 13. Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon pergeseran viskositas

Hasil statistik uji Anova dengan nilai model Prob.F sebesar 0,9812

(>0,05) pada gambar 13 menunjukkan bahwa model persamaan regresi desain

faktorial dua aras tiga faktor ini tidak signifikan dalam menentukan respon

pergeseran viskositas basis sediaan gel toothpaste yang dihasilkan. Hal ini berarti

persamaan regresi yang diperoleh dari percobaan tidak dapat digunakan untuk

42

menggambarkan respon pergeseran viskositas basis sediaan gel toothpaste.

Pergeseran yang terjadi pada tabel IX bukan akibat dari faktor yang diteliti sebab

masing-masing faktor yang diteliti tidak signifikan dalam mempengaruhi respon

(nilai Prob.F >0,05).

3. Respon Extrudability

Extrudability adalah suatu gaya yang dibutuhkan untuk mendorong pasta

gigi hingga dapat keluar dari tube (wadah). Extrudability dipengaruhi oleh

konsistensi sediaan dari kombinasi bahan yang digunakan dan diameter tube yang

digunakan. Semakin tinggi konsistensi (viskositas) sediaan maka dibutuhkan suatu

gaya yang besar untuk mengeluarkan pasta gigi dari tube.

Semakin kecil gaya yang dibutuhkan untuk mengeluarkan sediaan pasta

gigi dari tube (dengan konsistensi sifat fisis lain yang terkontrol) maka

menunjukkan nilai extrudability yang semakin baik (Lieberman H.A. et.al., 1996).

Hasil uji respon extrudability ditunjukkan pada tabel X.

Tabel X. Data respon extrudability Extrudability (kilogram) Formula 1 2 3 Rata-rata

1 1 1,1 2 1,4 A 1,3 1 1 1,1 B 1 2 1,5 1,5

AB 3,1 1,3 1,8 2,1 C 4 1,7 1,7 2,5

AC 1,6 1,6 1 1,4 BC 3,7 2,1 1,9 2,6

ABC 4,9 1,5 1,5 2,6

Data pengujian respon extrudability pada tabel X selanjutnya dihitung

nilai efek dari masing-masing faktor dan interaksinya seperti ditunjukkan pada

tabel XI dengan menggunakan software design expert 7,0.

43

Tabel XI. Data nilai efek respon extrudability Interaksi Nilai efek

CMC Na 10% +0,07 Gliserol -0,19 Sorbitol -0,21 CMC Na 10% dan Gliserol -0,12 CMC Na 10% dan Sorbitol +0,10 Gliserol dan Sorbitol +0,04 CMC Na 10%, Giserol dan Sorbitol +0,02

Gambar 14. Hasil pengolahan data pareto respon extrudability

(merah: menaikkan respon; biru: menurunkan respon)

Berdasarkan data nilai efek respon extrudability diketahui bahwa

interaksi antara faktor A (CMC Na 10%) dengan faktor B (gliserol) menurunkan

nilai respon extrudability pada sediaan basis gel toothpaste. Interaksi antara faktor

A (CMC Na 10%) dengan faktor C (sorbitol); interaksi antara faktor B (gliserol)

dengan faktor C (sorbitol); dan interaksi faktor ABC (CMC Na 10%, gliserol, dan

sorbitol) meningkatkan respon extrudability.

Melalui analisis statistik uji Anova diketahui tingkat signifikansi dari

pengaruh faktor atau interaksi tersebut seperti ditunjukkan pada gambar 15.

44

Gambar 15. Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon extrudability

Hasil statistik uji Anova dengan nilai model Prob.F sebesar 0,1147

(>0,05) pada gambar 15 menunjukkan bahwa model persamaan regresi desain

faktorial dua aras tiga faktor ini tidak signifikan dalam menentukan respon

extrudability basis sediaan gel toothpaste yang dihasilkan. Hal ini berarti

persamaan regresi yang diperoleh dari percobaan tidak dapat digunakan untuk

menggambarkan respon extrudability basis sediaan gel toothpaste. Faktor C

(sorbitol) memiliki nilai Prob.F

45

Secara umum hubungan antara viskositas dengan nilai extrudability

digambarkan dalam bentuk kurva linier dimana semakin tinggi viskositas sediaan

maka semakin besar pula nilai gaya geser yang diperlukan untuk mengeluarkan

sediaan (Martin, A., et.al., 1983) pasta gigi dari tube sehingga nilai extrudability

juga semakin besar. Sediaan dengan viskositas yang tinggi membutuhkan gaya

geser yang tinggi untuk terjadi deformasi hingga akhirnya dapat mengalir dan

dikeluarkan dari dalam tube. Namun, semakin besar nilai extrudability yang

dihasilkan maka mencerminkan kualitas pasta gigi yang semakin buruk.

Tabel XII. Data perbandingan respon viskositas dengan respon extrudability Formula Rata-rata respon viskositas

(d.Pa.s) Rata-rata respon extrudability

(kilogram) 1 550 1,4 A 716 1,1 B 510 1,5

AB 663 2,1 C 490 2,5

AC 633 1,4 BC 476 2,6

ABC 573 2,6

Tabel XII menunjukan nilai rata-rata viskositas dengan nilai rata-rata

extrudability yang dihasilkan dari hasil percobaan. Respon viskositas tertinggi

berada pada formula A sedangkan respon viskositas terendah berada pada formula

BC namun nilai respon extrudability pada formula A cenderung lebih kecil

dibandingkan dengan respon extrudability pada formula BC. Hasil tersebut tidak

sesuai dengan teori diatas yang menyatakan bahwa seharusnya semakin tinggi

viskositas maka gaya gesernya semakin besar dan nilai extrudability juga semakin

besar pula. Ketidaksesuaian antar teori dengan hasil percobaan tersebut dapat

disebabkan oleh beberapa faktor antara lain:

46

a. Alat ukur. Penggunaan alat uji kekerasan tablet (hardness tester) pada

penelitian ini belum mampu memberikan prinsip pengukuran yang sesuai terhadap

respon extrudability sehingga diperoleh hasil yang tidak akurat dan tidak valid.

b. Ketelitian. Alat uji kekerasan tablet juga tidak memiliki ketelitian

angka pengukuran secara tepat sehingga menghasilkan bias pada pengamatan nilai

respon. Bias tersebut menyebabkan rentang nilai variansi semakin kecil dan

diperoleh model persamaan yang tidak signifikan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. CMC Na 10%, gliserol, sorbitol, dan interaksi ketiganya berpengaruh signifikan

terhadap respon viskositas namun tidak berpengaruh signifikan terhadap respon

pergeseran viskositas dan extrudability.

2. Faktor CMC Na 10% dan sorbitol dominan dalam mempengaruhi respon

viskositas.

B. Saran

1. Perlu dilakukan penambahan zat aktif dalam sediaan basis gel toothpaste untuk

orientasi dan formulasi sebagai penelitian lanjutan.

2. Perlu dilakukan perbaikan atau modifikasi metode pengukuran extrudability

sehingga diperoleh hasil akurat dan sensitif dalam memberikan gambaran sifat

fisis sediaan basis gel toothpaste.

47

48

DAFTAR PUSTAKA

Allen, L.V., 1999, The Basic of Compounding, International Journal of Pharmaceutical Compounding, 385-389.

Allen Jr. and Loyd V., 2002, The Art, Science, and Technology of Pharmaceutical

Compounding, 2nd edition, American Pharmaceutical Association, USA, pp.301-324.

Amiji, M.M. and Sandmann, B.J., 2003, Applied Physical Pharmacy, The

McGraw-Hill Companies, Inc., United State of America, pp.366-380. Anonima, 2000, Remingtons: The Science and Practice of Pharmacy, 20th Ed.,

Edited by Daniel Limner, University of the Sciences in Philadephia, USA, pp.1032-1033.

Anonimb, 1979, Farmakope Indonesia, Edisi III, Departemen Kesehatan Republik

Indonesia, Jakarta, pp.9,567. Armstrong, N.A. and James, K.C., 1996, Pharmaceutical Experimental Design

and Interpretation, Tylor and Francis, USA, pp.131-165. Aulton, M.E., 1988, Pharmaceutics The Science of Dosage Form Design, 2nd

edition, Churchill Livingstone, London, pp.26-29. Bolton, 1997, Pharmaceutical Statistics Practical and Clinical Applications, 3rd

Ed., Marcel Dekker, Inc., New York, pp.610-619. Jones, D., 2008, Pharmaceutics-Dosage Form and Design, Pharmaceutical Press,

Chicago, pp.88-100. Lieberman, H.A. Rieger, M.M. and Banker G.S., 1996, Pharmaceutical Dosage

Forms Disperse Systems Volume 2, 2nd Edition, Marcel Dekker, Inc., New York, pp.94, 423-443.

Loden, M., 2001, Hydrating Substances, in Barel, A,O., Paye, M., Maibach, H.I.,

Handbook of Cosmetic Science and Technology, Marcell Dekker, Inc., New York, pp.115.

Martin, A. Swarbrick, J. and Cammarata, A., 1983, Physical Pharmacy, 3rd

edition, Lea & Febiger, Philadelphia, pp.524-526. Muth, J.E.De., 1999, Basic Statistic and Pharmaceutical Statistical Applications,

Marcel Dekker, Inc., New York, pp.265-294.

49

Petrusso, A., 2010, How is toothpaste made?, http://www.answers.com/how-is-toothpaste-made-?.htm, diakses tanggal 29 Desember 2010.

Rawlings, A.V. Harding, C.R. Watkinson, A. Chandar, P. and Scott I.R., 2002,

Skin Moisturization, Marcell Dekker Inc., New York, pp.245-263. Rowe, R.C. Sheskey, P.J. and Quinn, M.E., 2009, Handbook of Pharmaceutical

Excipients, 6th edition, Pharmaceutical Press and American Pharmacists Association 2009, Washington D.C., pp.110-788.

Smolinske, 1992, Handbook of Food, Drug and Cosmetics Excipients, CRC Press,

USA, pp.199-200. Voigt, R., 1995, Buku Pelajaran Teknologi Farmasi, GadjahMada University

Press, Yogyakarta, pp.141-145. Zatz, J.L. Berry, J.J. and Aldermen D.A., 1996, Pharmaceutical Dosage Forms,

1st edition, Vol.2, Devised and Expander Marcel Dekker, Inc., New York, pp.287-313.

Zocchi, G., 2001, Skin-Feel Agents, in Barel, A.O., Paye, M., Maibach, H.I.,

(Eds), Handbook of Cosmetic Science and Technology, Marcell Dekker, Inc., New York, pp.406-407.

50

LAMPIRAN

Lampiran 1. Pengolahan data respon viskositas

Data pengujian respon viskositas Viskositas Gel Toothpaste Hari ke-2 (d.Pa.s) Formula 1 2 3 Rata-rata

1 500 500 600 550,00 40,82 A 650 800 700 716,67 62,36 B 570 410 550 510,00 71,18

AB 590 800 600 663,33 96,72 C 550 420 500 490,00 53,54

AC 600 600 700 633,33 47,14 BC 390 490 550 476,67 65,99

ABC 570 550 600 573,33 20,54

Kurva normalitas data respon viskositas

Pengolahan data nilai efek respon viskositas

51

Pengolahan data pareto respon viskositas

Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon viskositas

Hasil persamaan desain faktorial respon viskositas

52

53

Lampiran 2. Pengolahan data respon pergeseran viskositas

Data respon pergeseran viskositas setelah 30 hari penyimpanan 2 hari 30 hari

Formula 1 2 3 Rata-rata 1 2 3 Rata-rata % pergeseran viskositas 1 500 500 600 550 700 700 550 650 19,65 A 650 800 700 717 850 800 800 817 15,02 B 570 410 550 510 600 550 550 567 13,14

AB 590 800 600 663 800 800 700 767 17,42 C 550 420 500 490 600 600 550 583 20,65

AC 600 600 700 633 750 650 700 700 11,11 BC 390 490 550 477 500 500 500 500 10,08

ABC 570 550 600 573 700 650 650 667 16,44

Gambar Kurva normalitas data respon pergeseran viskositas

54

Gambar Pengolahan data nilai efek respon pergeseran viskositas

Hasil pengolahan data pareto respon pergeseran viskositas

Gambar Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon pergeseran viskositas

55

Lampiran 3. Pengolahan data respon extrudability

Data respon extrudability Extrudability (kilogram) Formula 1 2 3 Rata-rata

1 1 1,1 2 1,37 A 1,3 1 1 1,1 B 1 2 1,5 1,5

AB 3,1 1,3 1,8 2,07 C 4 1,7 1,7 2,47

AC 1,6 1,6 1 1,4 BC 3,7 2,1 1,9 2,57

ABC 4,9 1,5 1,5 2,63

Gambar Kurva normalitas data respon extrudability

Gambar Pengolahan data nilai efek respon extrudability

56

Hasil pengolahan data pareto respon extrudability

Gambar Hasil pengolahan data uji statistik Anova respon extrudability

Gambar kurva respon viskositas terhadap beban (kilogram)

57

Lampiran 4. Dokumentasi

Basis Sediaan Gel Toothpaste segera setelah dibuat (2 hari)

Gambar Basis gel toothpaste

1 A

Gambar Formula

B

Gambar Formula

B

Gambar Formula Gambar Formula A

58

Gambar Formula C Gambar Formula AC

Gambar Formula ABC Gambar Formula BC

Basis Sediaan Gel Toothpaste setelah penyimpanan (1 bulan)

Gambar Basis Gel Toothpaste (8 Formula)

59

Gambar Formula 1 Gambar Formula A

Gambar Formula B Gambar Formula AB

Gambar Formula AC Gambar Formula C

Gambar Formula BC Gambar Formula ABC

60

Gambar cara pengukuran respon viskositas menggunakan Viscotester seri VT 04 (Rion-Japan)

Gambar tampak samping ketika rotor viscometer bergerak untuk mengukur respon viskositas

61

Gambar Viscotester seri VT 04 (Rion-Japan)

Gambar Mixer (Philips Type HR 1170 120V-130W Made In Holland) untuk membuat basis sediaan gel toothpaste

62

Gambar spuit injeksi untuk

memasukkan gel toothpaste ke dalam wadah (tube)

Gambar tube plastik 10 g untuk wadah ketika pengujian respon

extrudability

Gambar Hardness Tester (No. 174886 KIYA SEISAKUSHO, Ltd. Tokyo, Japan) untuk uji respon

extrudability

63

BIOGRAFI PENULIS

Penulis bernama lengkap Benidictus Robby Wilson

dilahirkan pada tanggal 25 Juni 1989 di kota Magelang,

Jawa Tengah sebagai putra kedua dari empat bersaudara

pasangan Donatus Ong dan Elisabeth Liswardani.

Penulis skripsi berjudul Pengaruh Penambahan Sodium

Carboxymethylcelluloce (CMC Na) 10% sebagai Gelling

Agent, Gliserol dan Sorbitol sebagai Humectant terhadap

Sifat Fisis Basis Sediaan Gel Toothpaste: Aplikasi

Desain Faktorial ini menempuh pendidikan formal di

TK PIUS X pada tahun 1993-1995, SD TARAKANITA Magelang pada tahun

1995-2001, SMP TARAKANITA Magelang pada tahun 2001-2004, dan SMA

TARAKANITA Magelang pada tahun 2004-2007. Kemudian penulis melanjutkan

studi di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta pada Program Studi Farmasi pada

tahun 2007-2011.

Penulis merupakan pribadi yang aktif terbukti dengan mengikuti banyak

kegiatan baik di kegiatan akademik maupun non akademik. Kegiatan akademik

yang pernah dilakukan oleh penulis yaitu sebagai Asisten Dosen Mata Kuliah

Praktikum FTS Solid A, Praktikum Toksikologi Dasar, Praktikum FTS Semi

Solid Liquid, dan Praktikum Kimia Analisis. Sedangkan kegiatan non akademik

yg diikuti meliputi ISMAFARSI (Ikatan Senat Mahasiswa Farmasi), IPSF

(International Pharmaceutical Students Federation) sebagai SEO (Student

Exchange Officer), JKMK (Jalinan Kasih Mahasiswa Katolik) dan DPMF (Dewan

Perwakilan Mahasiswa Farmasi) sebagai Divisi Hubungan Masyarakat

(HUMAS), menjadi Co-Fasilitator pada Pelatihan Pengembangan Kepribadian

Mahasiswa/PPKM (Tahun 2010) untuk mahasiswa angkatan 2009.

HALAMAN JUDULHALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBINGHALAMAN PENGESAHANHALAMAN PERSEMBAHANHALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMISPRAKATAHALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYADAFTAR ISIDAFTAR TABELDAFTAR GAMBARDAFTAR LAMPIRANINTISARIABSTRACTBAB I PENGANTARA. Latar BelakangB. Perumusan MasalahC. Keaslian PenelitianD. Manfaat PenelitianE. Tujuan PenelitianBAB II PENELAAHAN PUSTAKAA. Definisi ToothpasteB. Gelling AgentC. HumectantD. Stabilitas ToothpasteE. Metode Desain FaktorialF. LANDASAN TEORIG. HIPOTESISBAB III METODOLOGI PENELITIANA. Jenis Rancangan PenelitianB. Variabel dalam PenelitianC. Definisi OperasionalD. Alat dan Bahan PenelitianE. Tata Cara PenelitianF. Analisis HasilBAB IV HASIL DAN PEMBAHASANA. Formulasi Sediaan Basis Gel ToothpasteB. Pengaruh Faktor terhadap Respon Viskositas, Pergeseran Viskositas, dan Extrudability berdasarkan Desain Faktorial1. Respon Viskositas2. Respon Pergeseran viskositas3. Respon ExtrudabilityBAB V KESIMPULAN DAN SARANA. KesimpulanB. SaranDAFTAR PUSTAKALAMPIRANBIOGRAFI PENULIS