a. Abstrak

Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), yang saat ini tersedia dipasaran seperti

ibuprofen, indometasin, and naproxen menghasilkan toksisitas pada lambung. Pemakaian jangka

panjang obat ini menyebabkan ulserasi saluran cerna, perdarahan dan nefrotoksisitas.

Kerusakan saluran cerna oleh NSAIDs pada umumnya disebabkan oleh 2 hal yaitu (1)

keberadaan gugus asam karboksilat bebas pada struktur molekul senyawa aktif NSAIDs tersebut

(2) terhambatnya produksi prostaglandin, dimana prostaglandin diketahui berfungsi

mempertahankan homeostasis dan kesehatan saluran pencernaan.

Dalam pengembangan prodrug NSAIDs, alkohol atau amina adalah akseptor asil sebab larutan

yang cocok dengan lipofilisitas yang baik akan mempermudah bioavaibilitas obat. Namun

kebanyakan prodrug NSAIDs sukar larut dalam air. Olehnya struktur ampifilik dari metil, etil

maupun propil dari glukopyranosida membuat proses sintesis turunan ibuprofen lebih efisien.

Derivatif glukosa terdiri dari gugus hidroksil yang oleh karenanya dapat diasetilasi menggunakan

biokatalis reaksi lipase. Pada penelitian sebelumnya, ditemukan bahwa derivat glukopiranosida

ibuprofen menunjukkan toksisitas pada mukosa saluran cerna yang jauh lebih rendah

dibandingkan ibuprofen.

Sedikitnya 2 sintesis yang dibutuhkan untuk memperoleh derivat glukopyranosida dari ibuprofen

menggunakan metode kimia. Sintesis regioselektif karbohidrat oleh metode kimia membutuhkan

langkah-langkah proteksi dan deproteksi disebabkan oleh adanya beberapa gugus hidroksil dari

reaksi yang sama. Olehnya, penting untuk mengembangkan alternatif regioselektif dengan

menggunakan pendekatan enzimatik. Strategi dalam penelitian ini adalah memproduksi BBO

prodrug ester ibuprofen secara enzimatis melalui penggunaan biokatalis lipase terimmobolisasi

dalam larutan organik dengan keuntungan proses yang efisien sebab hanya melalui satu tahap

sintesis saja (Skema 1)

Penelitian dibagi

dalam 3 tahap; (1)

Pada tahap pertama

akan dilakukan

produksi sintetik

prodrug ester

ibuprofen yaitu : Ester

Ibuprofen-metil glukopyranoside, ester ibuprofen etil glukopiranosida dan ester ibuprofen-propil

glukopiranosida disintesis menggunakan 1 tahap melalui rasemik kopling dengan alkil

glukopiranosida menggunakan lipase Novozym 435 dalam asetonitril (Skema 1). Struktur hasil

sintesis dielusidasi menggunakan spektroskopi NMR untuk menentukan jumlah proton hidrogen

dan karbon senyawa sintetik (2) Pada tahap kedua, akan dilakukan analisis kemurnian

menggunakan Thin layer chromatography (TLC) dan Sepacore. Selanjutnya karakterisasi

dilakukan menggunakan berbagai teknik spektroskopi seperti spekrofotometer Ultra Visible (UV

Vis), spektrofotometer Infra Red (IR), dan ESI-MS resolusi tinggi. (2) Pada tahap ketiga,

dilakukan optimasi terhadap senyawa sintetik dengan cara hidrolisis in vitro menggunakan Ultra

flash Liquid Chromatography (UFLC). Pada tahap ini diharapkan diperoleh BBO sintetik turunan

ibuprofen yang telah teroptimasi dan stabil secara fisik.

Senyawa sintetik prodrug, sebagai derivat dari ibuprofen, yang dihasilkan dari penelitian ini akan

dikembangkan menjadi bahan baku obat antiinflamasi, terutama pada kasus-kasus penggunaan

NSAIDs jangka panjang. Produk BBO turunan ibuprofen tersebut diharapkan dapat

menggantikan ibuprofen di masa mendatang disebabkan keunggulannya yang tidak toksik pada

mukosa lambung sehingga aman digunakan sebagai anti nyeri dan anti-inflamasi dalam jangka

waktu yang panjang.

Key words : Sintesis Enzimatik, Prodrug, Ester Turunan Ibuprofen, Lipase, Antiinflamasi

b. Pendahuluan

1. Latar Belakang

Nyeri adalah problem kesehatan yang belum dapat diatasi dengan pemberian obat. Menurut

World Health Organization (WHO), 90% penyakit disertai dengan nyeri. Kendati pemahaman

tentang nociceptive endogen dan antinociceptive semakin meningkat, penanganan nyeri pada

beberapa penyakit seperti rheumatoid, arthritis, dan kanker stadium lanjut belum dapat

ditanggulangi secara medis.1

Sumber alam hayati telah digunakan sejak lama untuk obat-obatan dalam menyembuhkan

berbagai penyakit. Namun, jika sumber tersebut terus menerus digunakan maka akan

mengalami kekurangan dan berdampak negatif bagi ekosistem. Oleh karena itu, berbagai

metode pendekatan yang dilakukan untuk penemuan dan pengembangan obat baru, salah

satunya yaitu sintesis dari modifikasi struktur molekul senyawa yang telah diketahui aktivitas

biologisnya yang bertujuan untuk mendapatkan senyawa baru yang mempunyai aktivitas lebih

tinggi, masa kerja yang lebih panjang, tingkat keamanan yang lebih tinggi, lebih selektif dan

lebih stabil. Sintesis merupakan perubahan struktur senyawa asal menjadi senyawa target

yang sama sekali berbeda dengan senyawa asalnya. Sintesis senyawa juga dilakukan untuk

menghindari terjadinya eksploitasi bahan alam dan kerusakan ekosistem.

Ibuprofen ((±)-(R, S)-2-(4-isobutylphenyl)-propionic acid) dikenal memiliki efek analgetik,

antiinflamasi dan antipiretik.2 Studi oleh Kourounakis et al. (2002) menunjukkan bahwa

ibuprofen memiliki efek sebagai antihiperlipidemik melalui mekanisme penghambatan aksi

farmakologi non selektif kompetitif oleh enzim siklooksigenase (COX).3

Pasien yang memperoleh pengobatan NSAIDs ibuprofen dalam jangka panjang akan

mengalami toksisitas saluran cerna diantaranya ; iritasi dan ulcer lambung disebabkan oleh

efek kontak langsung kombinasi iritasi lokal yang dihasilkan kombinasi grup karboksilat bebas

dalam struktur molekul. Penyebab lainnya adalah pemblokiran sintesis prostaglandin dari

asam arakhidonat dengan cara menghambat cyclooxygenases (COXs).1,2

Oleh karena itu, pengembangan NSAIDs tanpa efek samping sangat diperlukan demi

kepentingan kesehatan masyarakat. Saat ini diperlukan pendekatan secara sintesa kimia

maupun secara enzimatik dalam rangka membuat senyawa sintetik menyerupai senyawa aktif

NSAIDs demi peningkatan keamanan dan efikasi antiinflamasi, termasuk menemukan dan

mengembangkan senyawa sintetik derivat ibuprofen.

Prodrug adalah turunan inaktif dari molekul induk (senyawa kunci/parent drug) yang

membutuhkan transformasi spontanitas baik secara sintesa kimia maupun secara enzimatik

dalam rangka melepaskan senyawa aktif. Saat ini sedang dikembangkan Prodrug yang

bersifat saling menguntungkan dimana digunakan 2 tipe pembawa yang aktif secara biologi.

Pendekatan pengembangan mutual prodrug menjadi penting dalam rangka meningkatkan

efektivitas klinik dan terapeutik obat-obat yang bermasalah secara klinis. Contohnya,

sultamicilin yang merupakan ester sulbactam dan ampisilin yang disintesis untuk memperoleh

aktivitas antibakteri dalam rangka mengatasi resistensi masing-masing antibiotik tersebut jika

digunakan secara terpisah. Prodrug garam atorvastatin dan ranitidin; prodrug atorvastatin dan

amlodipin disintesis bertujuan untuk mencapai 2 respon terapi dalam satu kali dosis.4

Prodrug yang digunakan untuk menggantikan gugus asam karboksilat dalam struktur kimia

ibuprofen adalah tipe ester. Prodrug gliserida, alkil glucopyranoside dan ester guaiakol

konjugasi amida dengan etilendiamin benzatin dari IBP41 semua disintesis untuk

mempertahankan hidrolisis asam-katalis dalam perut, namun melepaskan IBP secara bebas

dalam usus. Dengan demikian, ulserasi lambung ditekan tanpa mempengaruhi aktivitas anti-

inflamasi dan analgesik.2, 4

2. Tujuan dan Sasaran

Tujuan utama penelitian ini adalah melakukan sintesis dan memproduksi mutual prodrug

(Prodrug menguntungkan) kombinasi glukopiranosida dan ibuprofen yang menunjukkan

potensi farmakologi sebagai antiinflamasi yang tidak toksik jika digunakan dalam jangka

panjang. Sasaran penelitian ini dibagi menjadi 3 tahap; (1) melakukan sintesis dan

memproduksi ester metil, etil dan propil glukopyranosida dari ibuprofen menggunakan

biokatalis lipase terimmobolisasi dalam larutan organik dengan keuntungan proses yang

efisien sebab hanya melalui satu tahap sintesis saja (2) melakukan hidrolisis in vitro secara

UFLC untuk memperoleh gambaran kestabilan prodrug ester hasil sintesis.

c. Metode

Metode umum yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode sintesis satu tahap (direct

coupling) rasemik ibuprofen secara enzimatik. Alur dan tahapan yang akan dilakukan secara

eksperimental adalah sbb :

Sintesis. Esterifikasi dilakukan dengan mencampurkan ibuprofen (1 mmol) dengan alkil

glukopiranosida (0.5 mmol). Pada reaksi ini ditambahkan asetonitril 20 mL lalu diinkubasikan

dalam shaker dengan kecepatan 200 rpm and 50 °C. Reaksi diawali dengan penambahan 0,2 g

Novozym 435 lipase, disimpan selama 144 jam. Reaksi diakhiri dengan pencampuran

diklormetan sambil diaduk pada suhu kamar selama 20 menit. Lipase yang terimmobilisasi

dipisahkan menggunakan vakum dan pelarut organik Etil asetat. Produk ekstrak dimurnikan

menggunakan Sepacore.

Elusidasi Struktur, Analisis Kemurnian, dan Karakterisasi. Elusidasi struktur dilakukan

berdasarkan data peak proton dan data peak karbon NMR. Senyawa sintetik analog dan derivat

ibuprofen dikirim ke LIPI-Serpong untuk memperoleh data NMR. Elusidasi struktur senyawa

baru diteruskan dengan karakterisasi menggunakan UV dan spektrofotometer Infra Red. Untuk

memastikan kemurnian hasil sintesis, senyawa sintetik analog tersebut ditotolkan diatas

lempeng Silika gel F254. Noda tunggal pada lempeng akan terlihat di bawah sinar UV atau

setelah penyemprotan dengan asam sulfat. Jika tidak tunggal, dilakukan pemisahan

menggunakan Sepacore dengan eluen yang sesuai

Optimasi Produk (Hidrolisis Secara In Vitro). Tikus jantan Sprague–Dawley digunakan untuk

membandingkan bioavaibilitas sintesis prodrug dengan ibuprofen. Tikus dibagi dalam 4 kelompok

(n = 3) kelompok kontrol positif diberikan ibuprofen (200 mg kg−1) dan kelompok perlakuan

diberikan sintetik ester prodrug dengan dosis ekivalen. Obat dibuat dalam bentuk suspensi

dengan penambahan 0,5 % Na CMC dan diberikan secara oral. Pada interval waktu tertentu

diberikan dosis 15, 40, 60, 80 dan 100 menit. Sebanyak 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 6.0 and 8.0 jam,

sampel darah dikumpulkan lalu disentrifus selama 10 menit dengan kecepatan 5000 rpm untuk

memisahkan plasma darah. Ke dalam 200 μl plasma ditambahkan 200 μl asetonitril. Endapan

protein dipisahkan dengan cara sentrifugasi pada kecepatan 1.2 × 104 rpm selama 10 menit.

Ester derivat lainnya yang terkandung dalam supernatan hasil sentrifugasi dianalisis

menggunakan UFLC.

Penelitian dibagi dalam 3 tahap; (1) Pada tahap pertama akan dilakukan produksi sintetik

prodrug ester ibuprofen yaitu : Ester Ibuprofen-metil glukopyranoside, ester ibuprofen etil

glukopiranosida dan ester ibuprofen-propil glukopiranosida disintesis menggunakan 1 tahap

melalui rasemik kopling dengan alkil glukopiranosida memanfaatkan lipase Novozym 435 dalam

asetonitril (Skema 1). Struktur hasil sintesis dielusidasi menggunakan spektroskopi NMR untuk

menentukan jumlah proton hidrogen dan karbon senyawa sintetik (2) Pada tahap kedua, akan

dilakukan analisis kemurnian menggunakan Thin layer chromatography (TLC) dan Sepacore.

Selanjutnya karakterisasi dilakukan menggunakan berbagai teknik spektroskopi seperti

spekrofotometer Ultra Visible (UV Vis), spektrofotometer Infra Red (IR), dan ESI-MS resolusi

tinggi. (2) Pada tahap ketiga, dilakukan optimasi terhadap senyawa sintetik dengan cara hidrolisis

in vitro menggunakan Ultra flash Liquid Chromatography (UFLC). Pada tahap ini diharapkan

diperoleh BBO sintetik turunan ibuprofen yang telah teroptimasi dan stabil secara fisik.

Prospek dan Dampak Manfaat

(a) Daya ungkit Kegiatan Riset yang diusulkan

Hasil riset diharapkan memiliki daya ungkit yang optimal untuk peningkatan jumlah produk BBO

berupa senyawa sintetik turunan ibuprofen. Aplikasi metode direct coupling yang efisien akan

memudahkan proses sintesis. Hasil riset ini memiliki daya ungkit yang besar terhadap kemajuan

sains di tanah air dan merupakan salah satu upaya mempercepat kemandirian bangsa dalam

memproduksi BBO.

(b) Manfaat Kegiatan Riset yang diusulkan

Saat ini penemuan dan pengembangan bahan baku obat baru (drug discovery) sangat

dibutuhkan demi kemandirian bangsa dalam bidang farmasi. Pendekatan sintesa kimia dan

enzimatik masih belum optimal penerapannya di Indonesia, sehingga metode efisien yang

digunakan dalam riset ini diharapkan dapat diaplikasikan/diserap oleh industri untuk memproduksi

prodrug-prodrug sintetik secara cepat. Dampaknya, akan ada efisiensi kerja dalam menemukan

dan mengembangkan obat baru dari bahan sintetik yang memperbaiki kerja dan bioavaibilitas

senyawa kunci (parent drug) yang sebelumnya telah diterima oleh masyarakat namun berefek

toksik dalam jangka waktu penggunaan yang lama.