SISTEM SISTEM PENGHAN PENGHANT TARAN OBAT OBAT PROTEIN
Nama Nam a : HELIN HEL IN DAY DAYANTI ANTI BP
: 08 04 097
SISTEM PENGHANTARAN •
•
•
Merupakan bagian integral dari pengembangan produk farmasi trutama untuk biomolekul. Berperan tidak hanya dalam pengaturan siklus hidup suatu molekul tapi juga pada aspek farmakologinya. Salah satu tantangan dalam terapi menggunakan protein adalah bagaimana sistem penghantaran yang tepat. –
Nyaman digunakan
–
Efektif
–
efisien
SISTEM PENGHANTARAN •
•
•
Merupakan bagian integral dari pengembangan produk farmasi trutama untuk biomolekul. Berperan tidak hanya dalam pengaturan siklus hidup suatu molekul tapi juga pada aspek farmakologinya. Salah satu tantangan dalam terapi menggunakan protein adalah bagaimana sistem penghantaran yang tepat. –
Nyaman digunakan
–
Efektif
–
efisien
RUTE INJEKSI Sistem penghantaran penghantaran pertama dan yang masih dipertahankan sampai sekarang sekarang untuk protein dan peptida etidaknyamanan penggunaan ketidaknyamanan merupakan rute invasif jaminan yang tinggi akan sterilitas sediaan
biaya dan keterbatasan eterbatasan penggunaan biaya KETERBATASAN
ALTER ALTERNA NATIF TIF SISTEM SISTEM PENGHANT PENGHANTARA ARAN N PROTEIN TERAPETIK 1. Pengh enghan anttaran aran pr protei otein n melal melalui ui par paruu-pa paru ru (pulmonary delivery) untuk insulin. 2. Pengh enghan anttaran aran mel melal alui ui oral oral:: teru teruttama ama untu untuk k pengobatan jangka panjang : MOST TARGET penggunaan carrier untuk menghindari degradasi GI strategi pengembangan untuk meningkatkan absorpsi 3. Peng enghan hantaran aran mel melal alui ui nas nasal al merupakan pengembangan terkini penghantaran protein melalui absorpsi transmukosa, sangat efektif dan tidak iritan
Peluang pasar untuk sediaan protein terapetik
MASALAH DENGAN PROTEIN •
Molekul sangat besar dan tidak stabil
Struktur ini tersusun dari ikatan kovalen yang kuat •
Mudah dihancurkan oleh penyimpanan yang relatif dingin •
•
Mudah dieliminasi oleh tubuh
•
Sulit untuk mendapatkan dalam jumlah besar
MASALAH DENGAN PROTEIN (IN VITRO) Non kovalent
Kovalent
Denaturasi
Deaminasi
Agregasi
Oxidasi
Presipitasi
Pertukaran disulfida
Adsorbsi
Proteolisis
MASALAH DENGAN PROTEIN (IN VIVO – DALAM TUBUH) Eliminasi oleh sel B dan sel T Proteolisis oleh Pro/exo peptidase Protein kecil (<30kD) disaring oleh ginjal
sangat cepat Reaksi yang tidak diinginkan dapat
dikembangkan (efek toksik) kerugian akibat tidak larut/penyerapan
BAGAIMANA MENANGANI MASALAH INI ??? Pengiriman
Penyimpanan
Formulasi
FARMASETIKA
TUJUAN FORMULASI PROTEIN Secara umum sama dengan tujuan formulasi senyawa obat : 1. Meningkatkan penerimaan kepada pasien 2. Meningkatkan stabilitas dan efikasi 3. Memudahkan penggunaan 4. Meningkatkan performa
STUDI PREFORMULASI Formulasi protein/peptida sangat berbeda dengan formulasi obat lainnya, karena struktur protein (1,2,3,4) yang reaksi degradasinya tidak satu tahap, hasil degradasi tidak bisa dideteksi dengan hanya 1 metode analisis. Saat pengembangan formulasi harus diperhatikan : Struktur protein faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas kimia dan fisika Teknik yang digunakan untuk stabilitas protein
Studi preformulasi : Mempelajari data fisikokimia protein dan
eksipiennya Evaluasi kelarutan Evaluasi stabilitasnya Mempelajari metoda analisisnya
Pemahaman data kelarutan, stabilitas, dan titik isoelektrik akan menentukan pH yang paling sesuai pada saat pengembangan formulasi
PROTEIN senyawa organik makromolekul (BM 5500 – 220.000
dalton atau 50 – 2000 asam amino)
Tersusun dari asam amino – asam amino (Building
Block)
ikatan yang menghubungkan asam amino satu
dengan lainnya adalah ikatan peptida. Menghubungkan gugus karbonil dengan gugus amin. Protein adalah sumber asam amino yg mengandung unsur C, H, O dan N (ada juga fosfor dan Sulfur) yang tidak dimiliki oleh lemak dan karbohidrat.
Struktur protein
Protein Primer
Protein Sekunder
Protein Tersier
Protein Kuarterner
Struktur Protein Protein disusun oleh rantai polipeptida
membentuk struktur 3 dimensi yang unik Struktur protein distabilisasi oleh kombinasi interaksi elektrostatik dan hidrofobik, dengan fleksibilitas molekul pada struktur bagian dalam yang tinggi Dalam larutan, struktur molekul dapat terganggu jika kondisi lingkungan berubah termasuk perubahan dalam ukuran molekulnya
Stabilitas Protein dalam Larutan
FUNGSI PROTEIN (protein endogen = dihasilkan oleh tubuh) Metabolisme : enzim, hormon Imunologi : Antibodi, Sitokin Pertumbuhan : Hormon, faktor pertumbuhan Transport dan penyimpanan : Hemoglobin dan lain-lain
Potensial Sebagai Obat
Protein sebagai Obat Karakteristik khusus senyawa protein : 1. Merupakan senyawa makromolekul yang sangat kompleks 2. Aktivitas biologinya sangat dipengaruhi oleh struktur dan konformasinya (primer, sekunder, tersier, dan kuartener) 3. Sangat poten (dosis terapi sangat kecil) 4. Sangat tidak stabil oleh berbagai faktor
SIFAT PRODUKSI PROTEIN ENDOGEN Beberapa protein endogen diproduksi secara konstitutif (diproduksi pada kondisi normal): hormon, enzim, albumin. •
beberapa protein endogen diproduksi secara induktif (diproduksi hanya kalau ada stimulus): antibodi, sitokin, faktor pertumbuhan, enzim. •
Beberapa protein diproduksi konstitutif dan induktif: albumin, hormon, enzim. •
KENDALA PENGGUNAAN PROTEIN ENDOGEN SEBAGAI OBAT Jumlah protein yang diproduksi tidak mencukupi
untuk terapi produksi protein terinhibisi/menurun pada kondisi tertentu
PERLU ASUPAN TAMBAHAN PROTEIN DARI LUAR TUBUH (PROTEIN EKSOGEN)
PROTEIN EKSOGEN HARUS DIISOLASI
KENDALA PENGGUNAAN PROTEIN EKSOGEN SEBAGAI OBAT Keterbatasan donor atau tidak memungkinkan
secara etik Reaksi penolakan jika digunakan donor dari
spesies yang berbeda
PROTEIN REKOMBINAN
FAKTOR KIMIA PENYEBAB DEGRADASI PROTEIN Reaksi kimia dapat merusak protein sehingga aktivitas biologisnya hilang. Suber pemicu reaksi kimia Air Keasaman/kebasaan (pH) Pelarut pembantu Suhu Senyawa garam Ion-ion logam Mekanik (Pengocokan) Konsentrasi protein
DESTABILISASI PROTEIN (DENATURASI) Adalah perubahan lipatan global dari protein (gangguan pada struktur molekul tertingginya, yaitu struktur tersier) Denaturasi juga sering terjadi karena perubahan pada struktur sekundernya.
AGREGASI DAN PRESIPITASI AGREGASI Bentuk non-native self association dari suatu protein yang masih berada dalam larutan dan secara visibel tidak dapat terlihat dengan mata telanjang. proses utama dari instabilitas fisika Pada kondisi tertentu, struktur sekunder, tersier,
dan kuartener protein menyebabkan agregasi. Aktivitas,
dapat
berubah,
Kelarutan, Imunogenesitas : Berubah
PRESIPITASI Suatu proses mkroskopik yang menghasilkan perubahan yang visible (peningkatan viskositas atau kekeruhan pada larutan) Reaksi polimerisasi (kovalen) dan agregasi (nonkovalen) berperan terhadap pembentukan presipitasi yang tidak larut. Faktor fisik penyebab agregasi dan presipitasi : Suhu (peningkatan atau penurunan) Kekkuatan ion Mekanik (Vorteks) pH Penambahan pelarut organik, surfaktan
Sifat fisikokimia asam amino dan protein •
•
•
•
Protein memiliki BM yg sangat besar bila dilarutkan dalam air akan membentuk suatu dispersi koloidal. Tidak dapat melewati membran semipermiabel Protein tidak larut dalam pelarut lemak misalnya etil eter Bila dalam suatu larutan protein ditambahkan garam, daya larut protein akan berkurang, akibatnya protein akan terpisah sebagai endapan (salting out)
•
•
•
•
•
Dengan asam2 mineral protein akan mengendap Dengan logam2 berat protein akan mengendap (protein dapat digunakan untuk keracunan logam berat dengan memberi susu atau makan telur mentah) Protein dipanaskan atau ditambahkan alkohol akan menggumpal Bersifat amfoter sehingga dapat bereaksi dengan asam maupun basa Protein mempunyai banyak muatan (polielektrolit)
EKSIPIEN PADA FORMULASI PROTEIN SISTEM DAPAR dapar yang bisa digunakan untuk formulasi protein : Fosfat (pH 6,2-8,2) Asetat (pH 3,8-5,8) Sitrat (pH 2,1-6,2; pK 3,15 dan 6,4) Suksinat (pH 3,2-6,6; pK 4,2 dan 5,6) Histidin (pK 1,8-6 dan 9) Glisin (pK 2,35 dan 9,8) Arginin (pK 2,18 dan 9,1) Tris-hidroksitiaminometon (pK 8,1) Maleat
Fungsi dapar dalam formulasi : menjaga stabilitas sediaan dan bioaktivitas protein mempengaruhi kelarutan protein, selain kekuatan ion Muatan protein
~
titik isoelektrik
0 pada pH di titik isoelektriknya + pada pH di bawah titik isoelektriknya - Pada pH d atas titik isoelektriknya Pendaparan sangat dekat dengan titik isoelektrik tidak disarankan
2. KELARUTAN PROTEIN Kelarutan protein sangat larut, agak larut, tidak larut
bergantung pada urutan asam amino dan konformasinya kelarutan asam amino berbanding terbalik dengan ukuran dan bagian nonpolarnya kelarutan protein ditentukan oleh kemampuan gugus polar berinteraksi dengan air Kelarutan protein umumnya minimum pada titik isoelektriknya karena muatannya 0 sehingga intereraksi antara protein-protein menjadi maksimum Dipengaruhi : pH Jenis eksipien yang digunakan suhu • • •
3. PENGAWETAN SEDIAAN Sediaan mengandung protein rentan
terkontaminasi mikroba, sehingga pengawet merupakan komponen penting terutama untuk multiple dose pemilihan pengawet merupakan faktor kritik karena dapat mempengaruhi stabilitas sediaan (presipitasi atau turbiditi larutan) Contoh : NaHSO3 sebagai pengawet sediaan injeksi menyebabkan degradasi insulin pada pH 4-7
Jenis Eksipien 1. Albumin (Human Serum Albumin (HSA)) 2. Asam amino contoh : glisin, arginin, alanin 3. Karbohidrat contoh : sukrosa, maltosa, laktosa 4. Zat pengkhelat contoh : EDTA 5. Siklodekstrin 6. Alkohol polihidrat contoh : gliserol, xylitol, sorbitol, manitol 7. Polietilenglikol 8. Senyawa garam 9. Surfaktan
PENYIMPANAN - PENDINGINAN Suhu rendah mengurangi pertumbuhan
dan metabolisme mikroba Suhu rendah mengurangi panas atau denaturasi tiba-tiba Suhu rendah mengurangi adsorpsi Membekukan lebih baik untuk penyimpanan lama Pembekuan/pencairan dapat denaturasi protein
