AEROSOL

Aerosol ( Farmakope Indonesia edisi III ) :

Aerosol adalh sediaan yang mengandung satu atau lebih zat berkhasiat dalam

wadah yang diberi tekanan, berisi propelan atau campuran propelan yang cukup

untuk memancarkan isinya hingga habis, dapat digunakan untuk obat luar atau

untuk obat dalam dengan menggunakan propelan yang cocok.

Jika digunakan sebagai obat dalam atau secara inhalasi, aerosol diperlengkapi dengan

pengatur dosis dan untuk pemakaian secara inhalasi, ukuran partikel tidak boleh lebih

besar dari 10 mikrometer.

Aerosol farmasi sama dengan bentuk-bentuk sediaan lain, memerlukan pertimbangan

yang sama mengenai :

Formulasi

Kestabilan produk

Efektifitas pengobatan.

Akan tetapi aerosol berbeda dari kebanyakan bentuk-bentuk pemberian lain dalam hal :

- ketergantungannya pada fungsi wadah

- pada katup yang dipasang dan

- komponen tambahan propelan.

Istilah kemasan yang bertekanan umumnya digunakan bila dihubungkan dengan wadah

aerosol atau produk lengkap. Tekanan dipakai pada sistem aerosol lewat penggunaan satu

atau lebih bahan pendorong berbentuk cair atau gas. Pada pengaktifan katup yang

dipasang pada aerosol, bahan pendorong menimbulkan desakan tekanan yang mendorong

isi wadah keluar lewat lubang katup. Bentuk fisik dimana isi dipancarkan tergantung

pada formulasi produk dan jenis katup yang digunakan. Produk aerosol dapat dirancang

untuk mendorong keluar isinya dalam bentuk kabut halus, kasar, semprotan basah atau

kering, aliran yang terus menerus atau busa stabil atau busa yang cepat pecah.

Pemilihan bentuk fisik untuk diberikan sebagai aerosol tergantung pada tujuan

penggunaan produk tersebut. Misalnya, aerosol untuk terapi inhalasi pada pengobatan

asma atau emfisema, partikel harus dalam bentuk kabut cairan halus atau seperti partikel-

partikel padat yang terbagi-bagi halus agar produk menjadi efektif.

Bila diinginkan ditrachea, dan broncheolus primer atau sekunder untuk mendapatkan efek

setempat, maka dibutuhkan partikel yang besarnya 20 – 60 mikrometer.

Jika ditujukan untuk ditempatkan pada kulit, ( semprotan pada kulit ) ukuran partikel

lebih kasar dapat berbentuk bubuk, semprotan basah, aliran cairan ( biasanya lokal

anestetik ) atau produk mirip salap. Aerosol farmasi lain termasuk busa vagina dan rectal.

Aerosol yang digunakan untuk menghasilkan kabut yang berterbangan atau semprotan

ruang contohnya desinfektan ruang, ukuran partikel dibawah 50 mikron supaya partikel-

partikel tetap melayang untuk periode waktu yang panjang. Satu detik pancaran aerosol

jenis semprotan ruang akan menghasilkan 120 juta partikel dan akan tetap tersuspensi

diudara untuk 1 jam.

Keuntungan sediaan aerosol dari bentuk sediaan lain:

1. sebagian obat dapat diambil dari wadah tanpa membuat sisanya tercemar

( terkontaminasi )

2. sediaan yang dikemas dalam wadah aerosol yang kedap udara dapat terlindung

dari pengaruh oksigen dan kelembaban udara dan cahaya. Bila dikemas dalam

kondisi steril, maka sterilitas dapat dipertahankan selama masa pemakaian obat

3. pengobatan topikal dapat diberi secara merata tanpa menyentuh daerah yang

diobati. Penggunaan cara ini mengurangi iritasi pada kulit karena tidak

bersentuhan dengan ujung-ujung jari. Penguapan yang cepat dari propelan

memberi efek pendinginan dan penyegaran.

4. dengan formula yang tepat dan pengontrolan katup, bentuk fisik dan ukuran

partikel obat dapat diatur sehingga mempunyai andil untuk efektifitas obat.

Contoh : kabut halus yang terkendali pada aerosol inhalasi . Lewat penggunaan

katup pengukur, dosis dapat diatur.

5. penggunaan aerosol merupakan proses yang bersih, tidak memerlukan pencucian

oleh pemakainya.

Kemasan wadah aerosol ( lihat gambar halaman 475 Ansel )

Keefektifan aerosol farmasi tergantung pada pencapaian kombinasi yang tepat dari

formula, wadah dan pemasangan katup. Bahan-bahan pada formulasi harus tidak

berinteraksi dengan wadah atau katup supaya formula tetap stabil dan wadah/ katup harus

mampu menahan tekanan yang diinginkan pada produk.

Wadah : Bahan wadah dari aerosol dapat terbuat dari kaca yang dilapisi atau tidak oleh

plastik, harus tahan terhadap tekanan25 psig dan tidak lebih dari 50% propelan digunakan

wadah kaca diperhitungkan cukup aman.Kebaikan wadah kaca yaitu tidak berkarat dan

ketidaktercampurkannya dengan bahan obat kecil dibandingkan dengan wadah logam.

Selain itu wadah dari kaca dapat dibuat bentuk yang menarik.

Wadah dari plastik tidak selalu baik sebagai pengemas aerosol karena sifatnya dapat

ditembus oleh uap dari dalam wadah, juga interaksi obat tertentu dengan plastik dapat

terjadi sehingga efektifitas obat dapat menurun. Kebaikannya harga relatif murah dan

tidak mudah pecah.

Wadah dari logam terdiri dari baja tahan karat ( stainless steel ) dan baja berlapis timah

putih ( tin plate ) atau dari aluminium. Kelebihan wadah seperti ini yaitu tahan terhadap

tekanan yang tinggi tetapi harganya cukup mahal.

Katup : Fungsi utama dari katup adalah mengatur pengaliran keluar zat berkhasiat dan

propelan. Katup dibuat dari plastik atau karet atau aluminium/ baja tahan karat yang

harus inert. Jika perlu katup diperlengkapi dengan pengatur dosis yang dapat memberikan

dosis tertentu secara teliti. Sifat dispersi dari aerosol dipengaruhi oleh ukuran, jumlah dan

letak lubang katup. Bentuk katup dibuat sedemikian rupa sehingga diperoleh jarak

semprot atau luas semprotan yang baik.

Katup aerosol terpasang biasanya terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut :

1. Aktuator ( penggerak ) - adalah kenop yang ditekan oleh pemakai untuk

mengaktifkan katup terpasang untuk pemancaran produk. Aktuator berhubungan

dengan tangkai katup, jika aktuator ditekan, katup akan terbuka dan zat berkhasiat

akan menyemprot keluar. Pada umumnya aktuator akan menentukan arah

semprotan dan membantu menghasilkan tipe produk semprot yang diinginkan

misalnya semprotan halus, aliran zat padat, busa dan sebagainya. Sifat semprotan

dipengaruhi oleh ukuran lubang, sifat propelan dan formulasi.

2. Tangkai – membantu aktuator dan pengeluaran produk

3. Pengikat – ditempatkan tepat ( pas ) terhadap tangkai untuk mencegah kebocoran

formula bila katup pada posisi tertutup.

4. Pegas - memegang pengikat pada tempatnya dan merupakan mekanisme yang

menarik kembali aktuator ketika tekanan dilepaskan, kemudian mengembalikan

katup keposisi semula.

5. Lengkung bantalan - terikat pada tabung aerosol ( wadah )

6. Badan - terletak dibawah lengkung bantalan, berperan menghubungkan pipa

tercelup dengan tangkai dan aktuator.

7. Pipa tercelup - memanjang dari badan masuk kedalam produk berperan

membawa formula dari wadah ke katup.

Aktuator, tangkai,badan dan pipa tercelup umumnya terbuat dari plastik. Lengkung

bantalan dan pegas dari logam, pengikat dari karet dan plastik.

Komponen Aerosol

Bagian yang penting dari suatu aerosol adalah : wadah, propelan, cairan pekat obat,

katup, dan aktuator. Dengan memvariasikan bagian-bagian tersebut dapat dihasilkan

semprotan dengan sifat-sifat tertentu misalnya ukuran partikel, homogenitas, derajad

kebasahan/ kekeringan, besarnya tekanan, bentuk dispersi, luas daerah penyemprotan,

dosis obat yang disemprotkan, dan derajat semprotan.

Formulasi aerosol terdiri dari 2 bagian yaitu:

1. cairan pekat obat

2. propelan

Cairan pekat obat adalah bahan aktif aeosol dicampur dengan bahan-bahan pembantu

yang diperlukan seperti anti oksidan, surfaktan, pelarut dll. Propelan merupakan

pendorong dari sediaan dalam wadah aerosol dan dimaksudkan untuk menghasilkan

tekanan. Propelan dalam kombinasi dengan komponen lain dapat merubah bahan menjadi

suatu bentuk fisika lain yang dikehendaki. Propelan atau pendorong dari gas cair sering

kali berperan ganda yaitu sebagai pendorong dan pelarut atau pembawa cairan pekat obat.

Propelan dapat dibagi atas 2 macam yaitu :

1. propelan dari gas yang diberi tekanan seperti gas CO2, N2O dan Nitrogen

Propelan dari gas yang diberi tekanan merupakan gas yang tidak dicairkan tetapi diberi

tekanan untuk dapat mendorong bahan obat keluar dari wadah aerosol. Apabila sediaan

sudah sebagian dipancarkan keluar, maka tekanan dalam wadah aerosol menjadi

berkurang bahkan bisa habis sedangkan obat masih ada dalam wadah. Untuk mencegah

hal ini perlu diberikan tekanan yang lebih besar 30% dari tekanan yang biasa yang

diisikan kedalam wadah aerosol. Salah satu contoh gas yang diberi tekanan yaitu

Nitrogen mempunyai beberapa keuntungan antara lain :

1. tidak terpengaruh oleh perubahan temperatur misalnya temperatur rendah yang

memberikan efek pendinginan

2. oksidasi dan hidrolisa terhadap propelan tidak akan terjadi sehingga mutu sediaan

dapat tetap terjamin ( dapat melindungi obat dari pengaruh oksidasi )

3. nitrogen adalah gas yang inert, tidak berbau, tidak berasa, sehingga tidak

mempengaruhi rasa dan bau obat.

4. harga relatif murah.

Aerosol dengan Nitrogen sebagai propelan harus dikemas dalam wadah baja tahan

karat, tidak boleh memakai wadah kaca atau plastik.

2 propelan dari gas yang dicairkan yaitu hidrokarbon derivat kloro dan fluoro

dari metana dan etana. Propelan dari gas yang dicairkan dapat memberi tekanan

dalam wadah tetap konstan selama masih ada sejumlah kecil cairan propelan

dalam wadah. Propelan ini terbanyak digunakan dalam sediaan aerosol tetapi

sejak tahun 1978 sudah dibatasi penggunaannya karena dapat mengurangi ozon

diatas atmosfir yang mengakibatkan terganggu kesehatan mahluk hidup. Hanya

untuk aerosol inhalasi yang dibebaskan dari peraturan tentang larangan

pemakaian propelan hidrokarbon yang terfluorinasi karena belum ada didapatkan

pengganti yang sesuai.

Hidrokarbon terfluorinasi biasa juga disebut CFC ( Chloro Fluro Carbon ) berbentuk gas

pada temperatur kamar dan mencair pada pendinginan dibawah titik didihnya atau pada

penekanan gas pada temperatur ruang. Sebagai contoh CFC 12 atau Freon 12, yaitu gas

diklorodifluorometan dengan titik didih -21,60F bila didinginkan pada – 220F akan

mencair atau bila ditekan dengan tekanan 70 psig temperatur 700F akan mencair.

Beberapa contoh propelan CFC serta sifat-sifat fisiknya seperti tekanan uap pada 700F,

titik didih , dapat dilihat pada tabel dibawah :

Sifat-sifat fisik beberapa propelan hidrokarbon terfluorinasi

Nama kimia Rumus kimia Nomor Tekanan Titik

Penandaan uap/psia didih

700 F 1 atm

Trikloromonofluorometan CCl3F 11 13.4 74,7

Diklorodiflurometan CCl2F2 12 84,9 -21,6

Diklorotetrafluoroetan CClF2CClF2 114 27,6 38,4

Kloropentafluoroetan CClF2CF3 115 117,5 -37,7

Monoklorodifluroetan CH3CClF2 142b 43,8 15,1

Difluroetan CH3CHF2 152a 76,4 -11,2

Oktafluorosiklobutan CF2CF2CF2CF2 C318 40,1 21,1

Propelan 11 kurang sempurna karena titik didihnya dan tekanan uapnya rendah, oleh

sebab itu dia sering dikombinasi dengan propelan 12. Namun toksisitasnya rendah dan

stabil pada aerosol dengan pelarut yang bukan air. Dengan alkohol dapat menjadi aldehid

yang memberi bau, jadi tidak sesuai untuk parfum. Propelan 12 mempunyai toksisitas

yang rendah dan sangat stabil. Propelan 114 dapat dipakai untuk seluruh sistem aerosol

baik yang mengandung air atau yang tidak mengandung air. Yang paling banyak dipakai

yaitu kombinasi propelan 12 dengan propelan 11 atau dengan propelan 1

14

Bila suatu propelan ( pendorong ) gas cair atau campuran propelan bersama dengan

cairan pekat obat ditutup dalam wadah aerosol maka dengan cepat akan terbentuk

keseimbangan propelan yang berbentuk cair dan gas dibagian atas ruang wadah. Fase gas

menimbulkan tekanan kesemua arah, pada dinding wadah, pada katup terpasang, dan

pada permukaan fase cair yang merupakan campuran propelan yang dicairkan dengan

cairan pekat obat. Bila katup diaktifkan maka akan tejadi tekanan fase gas kepada cairan

pekat obat dan akan mendorong obat naik kedalam pipa tercelup dan keluar dari wadah.

Ketika cairan obat bertemu dengan udara, propelan segera menguap karena adanya

penurunan tekanan lalu meninggalkan cairan obat yang menyebar dalam bentuk tetesan

halus berupa cairan atau partikel kering tergantung dari formulasinya. Ketika fase cair

keluar dari wadah, keseimbangan antara propelan yang berada dalam bentuk cair dengan

propelan dalam bentuk gas kembali terbentuk. Dengan demikian maka selama obat

dikeluarkan dari wadah aerosol, tekanan didalam wadah tetap konstan sehingga obat

dapat terus menerus dikelurkan dari wadah aerosol dengan kecepatan yang sama dan

tenaga pendorong yang sama.

System Aerosol

Tekanan pada aerosol adalah hal yang penting dan dapat dikontrol dengan :

- jenis dan jumlah propelan

- sifat dan jumlah bahan yang mengandung cairan obat

Walaupun jumlah tertentu propelan tidak dapat ditetapkan dengan pasti, tetapi beberapa

perumusan umum dapat dibuat sebagai berikut :

- penyemprot ruang umumnya mengandung propelan lebih banyak daripada

aerosol untuk semprotan permukaan berarti dilepaskan dengan tekanan yang

lebih besar dan partikel yang dihasilkan dipancarkan lebih keras. Aerosol

semprotan ruang biasanya diberi tekanan 30 – 40 psig pada 700 F dengan

propelan kira-kira 85 %

- aerosol semprotan permukaan mengandung propelan 30 – 70 % dengan

tekanan 25 – 55 psig pada 700 F

- aerosol busa mengandung propelan yang sedikit 6 – 10 % dengan tekanan 35

-55 psig . Aerosol busa dianggap sebagai emulsi dimana propelan cair

sebagian diemulsikan dengan cairan obat.

Karena propelan CFC adalah pelarut organik non polar, maka tidak dapat bercampur

dengan air. Penggunaan surfaktan atau emulgator menyebabkan pencampuran komponen

cairan obat dan propelan membentuk emulsi. Pengocokan wadah sebelum digunakan

memperkuat pencampuran propelan dengan cairan obat dan bila katup diaktifkan,

campuran akan keluar dan propelan menguap meninggalkan bahan obat dalam bentuk

busa

Menghitung tekanan uap campuran

Tekana uap campuran propelan dapat dihitung menurut Hukum Roult yang mengatakan

bahwa : Tekanan uap suatu larutan tergantung dari tekanan masing-masing komponen

dalam campuran . Dalam keadaan ideal, tekanan uap campuran yang terdiri dari 2

propelan adalah sama dengan jumlah fraksi molekuler dari masing-masing komponen

yang terdapat dalam campuran dikalikan dengan tekanan uap dari masing-masing

propelan murni pada suhu yang dikehendaki.

Pa =

Pb =

P = Pa + Pb

Keterangan : Pa = tekanan uap parsial propelan A

Pb = tekanan uap parsial propelan B

PA = tekanan uap propelan A murni

PB = tekanan uap propelan B murni

Na dan nb = mol A dan mol B

NA = fraksi molekul A

NB = fraksi molekul B

P = tekanan uap total

Contoh :

Hitunglah tekanan uap campuran propelan 12 dengan propelan 11 ( 30 : 70 ) pada suhu

700 F. Diketahui propelan 12 ( diklorodifluorometan ), tekanan uap 700 F adalah 84,9 psig

dan BM = 120,93. Propelan 11 ( trikloromonofluorometan ) tekanan uapnya 700 F adalah

13,4 psig dan BM = 137,38.

Jawab :

mol P11 =

mol P12 =

P 11 =

P 12 =

Jadi tekanan uap campuran propelan 12 dan propelan 11 adalah 9,01 + 27,80 = 36,81

psia. ( psia = psig + 14,7 )

Cosolvent ( Pelarut Pembantu )

Pelarut pembantu digunakan untuk memperbaiki kelarutan zat berkhasiat dalam

propelan.Untuk mendapatkan satu fase cairan, pelarut pembantu harus dapat larut dalam

propelan.

Dalam memilih cosolvent, yang perlu diperhatikan adalah :

1. harus dapat disatukan dengan zat berkhasiat

2. toksisitasnya relatif rendah

3. pelarut harus stabil, tidak bereaksi dengan wadah dan alat-alat pada wadah aerosol

4. sediaan tetap baik walaupun suhu berubah

Cosolvent yang sering dipakai yaitu alkohol karena mudah bercampur dengan sebagian

besar propelan dan mempunyai daya melarutkan yang besar dan relatif bebas dari

toksisitas kulit. Selain alkohol dapat juga digunakan propilenglikol, polietilen glikol,

mono etyl eter, atau derivat-derivatnya, aseton,asetil asetat dll.

Sistem Dua Fase : sistem aerosol dua fase terdiri dari fase cair yang mengandung

propelan cair dan cairan pekat obat, serta fase gas. Sistem ini digunakan untuk

memformulasi aerosol inhalasi.

Sistem Tiga Fase : sistem ini terdiri dari lapisan cairan propelan, lapisan cairan pekat

obat yang berair dan fase gas. Karena propelan cair biasanya mempunyai kerapatan atau

densitas yang lebih besar dari lapisan air, maka umumnya propelan cair berada dibagian

bawah dari wadah dan fase air mengambang diatasnya. Dan fase gas sebelah atas. Pipa

tercelup dipasang sampai batas cairan pekat obat supaya propelan cair tidak ikut keluar

jika katup diaktifkan.

Sistem Gas Bertekanan :

Gas yang diberi tekanan lebih disukai dari gas yang dicairkan dalam penggunaan

pembuatan aerosol. Tekanan dari gas yang diberi tekanan yang terdapat dalam ruang atas

wadah mendorong cairan pekat obat ke pipa tercelup dan keluar dari katup.

Penggunaan gas yang tidak larut dalam cairan pekat obat seperti gas nitrogen akan

menghasilkan pemancaran produk dalam bentuk yang pada dasarnya sama dengan yang

ditempatkan dalam wadah, karena bukan gas yang akan dipancarkan dari katup untuk

menyebabkan penyebaran partikel atau busa. Gas lain seperti CO2 dan N2O yang sedikit

larut dalam fase cair produk aerosol dapat digunakan pada keadaan dimana

pengeluarannya bersama cairan pekat produk dibutuhkan untuk mencapai pembentukan

busa.

Metode Pengisian Aerosol

Ada 2 cara yaitu :

1. Pengisian Dingin ( Cold Filling Methode )

Metode ini digunakan untuk sediaan aerosol yang menggunakan CFC sebagai propelan.

Pada cara ini, cairan pekat obat yang sudah diukur didinginkan sampai temperatur – 100 F

kemudian diisi kedalam wadah aerosol. Propelan didinginkan kira-kira – 300 F sampai –

400 F sehingga propelan CFC mencair dan isikan kedalam wadah yang sudah berisi

cairan pekat obat kemudian katup terpasang disisipkan ditempatnya.Setelah itu di cek

kebocoran dengan memasukkan wadah aerosol yang sudah terisi kedalam air pada suhu

1300 F. Cara pengisian dingin, apabila ada air maka dapat menjadi es sehingga cara ini

tidak dapat dipakai.

2. Pengisian Tekanan ( Pressure Filling Methode )

Dengan cara tekanan cairan pekat obat diisikan secara kuantitatif kedalam wadah aerosol

kemudian katup terpasang disisipkan ketempatnya dan gas yang dicairkan dengan

tekanan diukur, dimasukkan kedalam tangkai katup dari buret bertekanan. Propelan

dalam jumlah yang diinginkan dimasukkan kedalam wadah dibawah tekanan uapnya.

Bila tekanan dalam wadah sama dengan tekanan didalam buret, propelan akan berhenti

mengalir. Pengisian dengan tekanan digunakan untuk hampir semua sediaan aerosol

farmasi. Cara ini mempunyai kelebihan dibandingkan cara dingin dimana bahaya

pengotoran uap air pada produk lebih kecil dan propelan yang hilang lebih sedikit. Bila

digunakan gas bertekanan dalam sistem aerosol, gas dipindahkan dari silinder baja yang

besar kedalam wadah aerosol. Sebelum pengisian, cairan pekat obat diisikan secara

kuantitatif kedalam wadah, katup terpasang disisipkan ketempatnya dan udara

dikeluarkan dari wadah dengan pompa vakum. Gas bertekanan kemudian dimasukkan

kedalam wadah lewat katup pengurang tekanan yang ditempelkan ke tabung gas . Bila

tekanan dalam wadah aerosol sama dengan tekanan yang telah ditentukan, gas akan

berhenti mengalir.

Pengujian Sediaan Aerosol

1. Uji Kebocoran , derajat kebocoran masing-masing wadah dapat diukur dalam mg

tiap tahun dengan cara :

Pilih 12 wadah aerosol, catat tanggal dan waktu dengan ketelitian setengah jam.Timbang

masing-masing wadah dengan ketelitian miligram, catat bobot dalam miligram untuk

masing-masing wadah sebagai W1, biarkan wadah posisi tegak lurus pada suhu kamar

tidak kurang 3 hari. Timbang kembali masing-masing wadah, catat bobot dari masing-

masing wadah sebagai W2. Catat waktu dan tanggal dengan ketelitian setengah jam.

Tentukan waktu T dalam jam yaitu jangka waktu pengujian. Hitung derajat kebocoran

dalam miligram pertahun dari masing-masing wadah dengan rumus :

365 x x ( W1 - W2 ) dimana W1 = bobot awal setiap wadah

W2 = bobot wadah setelah penyimpanan 3 hari

T = waktu dalam jam

Persyaratan dipenuhi jika derajat kebocoran rata-rata per tahun untuk ke 12 wadah tidak

lebih dari 3,5 % dari bobot isi bersih dan tidak satupun kebocoran lebih dari 5 % dari

bobot isi bersih per tahun.

2. Pengujian Derajat Semprot

Pilih 4 wadah aerosol, kocok, lalu buka penutup dan tekan masing-masing katup selama

2 – 3 detik. Timbang seksama masing-masing wadah = A1. Masukkan kedalam

penangas air pada suhu 250 C sehingga tekanan tetap, keringkan.

Tekan aktuator selama 5 detik, ukur dengan stop watch, lalu timbang kembali bobot

wadah = A2. Ulangi 3 kali percobaan. Hitung laju semprot ( derajat semprot ) rata-rata

dalam gram per detik untuk masing-masing wadah.

Laju semprot =

Laju semprot rata-rata =

3. Pengujian Tekanan

Tekanan dalam wadah diukur dengan alat pengukur tekanan.

Penandaan Pada Etiket

Pada etiket aerosol harus memuat informasi “ PERINGATAN” yang berbunyi :

Isi bertekanan , wadah jangan ditusuk atau dibakar. Jangan dipaparkan terhadap panas

dan jangan disimpan pada temperatur diatas 490 C

Jauhkan dari jangkauan anak-anak.