Apa yang dimaksud dengan Mikroemulsi?

Mikroemulsi didefinisikan sebagai sistem yang terdiri dari air, minyak, dan ampifil yang isotropik optik tunggal (single optically isotropic) dan secara termodinamika merupakan larutan cair yang stabil (Lieberman, 1988).

Mikroemulsi terdiri dari globul-globul yang berdiameter 10 – 200 nm (Prince, 1977). Globul seperti ini tidak dapat membiaskan cahaya dan tidak dapat dilihat secara kasat mata sehingga mikroemulsi merupakan sistem yang transparan (Lund, 1994).

Globul pada mikroemulsi dilapisi oleh film pada batas antarmuka yang berasal dari surfaktan dan alkohol (sebagai kosurfaktan). Evaluasi stabilita dengan metode freeze thaw yang dilakukan berulang kali dapat membedakan antara mikroemulsi dengan emulsi biasa.

Mikroemulsi merupakan sistem yang stabil secara termodinamika sehingga bila dilakukan evaluasi stabilita dengan metode freeze and thaw sediaan akan tetap jernih dan tidak mengalami pemisahan fasa, sedangkan pada emulsi akan terjadi pemisahan fasa karena sistemnya yang tidak stabil secara termodinamika.

Sifat fisika mikroemulsi

Jika dibandingkan dengan sistem emulsi biasa, mikroemulsi dapat dibedakan karena globul fase terdispersi mempunyai ukuran yang sangat kecil. Mikroemulsi dan larutan miselar tidak terlihat putih susu, melainkan translusen atau transparan dan tidak mengalami pemisahan. Selain itu, mikroemulsi juga memberikan efek Tyndall.

Metode pengukuran yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi mikroemulsi adalah dengan penghamburan cahaya (light scattering), pengukuran berdasarkan perbedaan indeks bias (optical birefringence), sedimentasi, sentrifugasi, rheology, konduktivitas, dan resonansi magnetik inti (RMI).

Mikroskop cahaya tidak dapat digunakan dalam pengukuran mikroemulsi karena hanya dapat digunakan untuk melihat partikel dengan ukuran lebih besar dari 0,2 μm. Stabilitas mikroemulsi dapat dilakukan melalui pengamatan terhadap terjadinya sedimentasi dan koalesen. Ada tiga cara untuk mengukur kecepatan sedimentasi yaitu dengan mengukur kecepatan sedimentasi akibat pengaruh gravitasi dengan menyimpan sediaan pada kondisi normal (tidak diberi perlakuan apapun), cara sentrifugasi, atau dengan ultrasentrifugasi.

Jika sampel emulsi tidak menunjukkan pemisahan setelah disentrifugasi beberapa menit dengan kecepatan sentrifugasi 100 G, dapat dikatakan bahwa telah terbentuk mikroemulsi. Mikroemulsi tidak akan mengalami koalesen karena adanya gerakan Brown dalam sistem yang mencegah globul-globul mikroemulsi bersatu menghasilkan creaming.

Efektivitas gerakan Brown dapat diuji dengan cara melakukan ultrasentrifugasi pada 130,000 G. Meskipun setelah proses sentrifugasi dihasilkan globulglobul yang mengendap, namun globul-globul ini tidak berkoalesen dan akan kembali ke kondisi awalnya jika didiamkan (Lissant, 1984).

Formulasi mikroemulsi

Suatu mikroemulsi umumnya dibentuk dari kombinasi oleh tiga sampai lima komponen, terdiri dari fase eksternal, fase internal, dan fase interfasial (Swarbrick, 1995). Fase eksternal atau fase pendispersi umumnya merupakan bagian cairan dengan jumlah lebih banyak, sedangkan cairan yang kedua akan terdispersi dalam bentuk globul-globul halus. Dalam hal-hal tertentu mungkin dapat menjadi fase dalam atau sebaliknya.

Misalnya sistem mikroemulsi tersebut adalah M/A, akan dapat diubah menjadi A/M atau sebaliknya mikroemulsi A/M menjadi M/A, tergantung jumlah fase terdispersi dan pendispersi. Fase internal atau fase terdispersi terdiri dari globul-globul cairan yang terdispersi dalam fase luar. Fase interfasial terdiri dari surfaktan primer, terkadang dibantu dengan surfaktan sekunder (dapat disebut sebagai kosurfaktan). Peranan utama komponen interfasial ini adalah sebagai penstabil mikroemulsi.

Sistem mikroemulsi umumnya lebih sulit untuk diformulasi dibandingkan dengan emulsi biasa, karena pembentukan sistem ini merupakan proses yang sangat spesifik yang melibatkan interaksi spontan antara molekul-molekul penyusunnya. Struktur asosiasi yang dihasilkan dari komponen-komponen ini pada suhu tertentu tergantung tidak hanya dari struktur kimia komponen penyusun namun juga dari konsentrasi yang digunakan.

Tahap yang paling menentukan dalam pembuatan mikroemulsi adalah pemilihan surfaktan dan kosurfaktan yang sesuai dengan fase minyak yang digunakan. Surfaktan yang dipilih harus mampu menurunkan tegangan antarmuka kedua fase sampai nilai yang sangat rendah, sehingga memudahkan proses dispersi pada pembuatan mikroemulsi dan dapat membuat lapisan film tipis yang akan melapisi globul-globul yang terbentuk. Lapisan tipis dari surfaktan yang digunakan harus memiliki nilai hidrofilik-lipofilik yang sesuai pada daerah antarmuka supaya dihasilkan mikroemulsi tipe A/M ataupun M/A yang diinginkan (Swarbrick, 1995).

Penggunaan surfaktan tunggal terkadang tidak dapat menurunkan nilai tegangan antarmuka antara fase minyak-air sampai nilai yang mencukupi untuk dihasilkan mikroemulsi. Oleh sebab itu, dapat dilakukan penambahan kosurfaktan yang membantu menurunkan nilai tegangan antarmuka fase minyak dan fase air sehingga menjadi lebih rendah.

Teori pembentukan mikroemulsi

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengetahui mekanisme pembentukan mikroemulsi dan stabilitas yang dimiliki oleh sistem tersebut. Salah satu teori yang menjelaskan mekanisme pembentukan mikroemulsi adalah teori film campuran (mixed- film), yang menyatakan bahwa mikroemulsi dapat terbentuk karena adanya pembentukan lapisan film campuran pada daerah antar muka dan tegangan antar muka yang dihasilkan sangat rendah.

Namun ada juga teori yang menyatakan bahwa sistem mikroemulsi adalah sistem yang secara alami merupakan sistem fase tunggal (teori solubilisasi). Namun tidak semua teori tersebut dapat menjelaskan secara keseluruhan aspek struktur dan stabilitas mikroemulsi yang terbentuk (Swarbrick, 1995).

Teori film campuran mengatakan bahwa pembentukan spontan globul mikroemulsi terjadi karena pembentukan film kompleks pada antarmuka air-minyak oleh surfaktan dan kosurfaktan. Hal ini menyebabkan penurunan tegangan antarmuka air-minyak hingga nilai paling rendah (dari nol hingga negatif).

Persamaan yang digunakan untuk menjelaskan teori tersebut adalah:

image

dengan γo/w adalah tegangan antar muka minyak-air tanpa adanya lapisan film. Ketika ada penambahan surfaktan dan kosurfaktan yang teradsorpsi kemudian terbentuk lapisan antar muka sehingga menyebabkan tekanan sebar (spreading pressure/πi) akan menjadi lebih besar dari γo/w, sehingga dihasilkan nilai tegangan antar muka yang negatif.

Energi yang dihasilkan karena pemanasan dan pengadukan terhadap sistem akan meningkatkan luas permukaan globul sehingga ukuran globul dapat semakin diperkecil. Nilai tegangan antar muka yang negatif dihasilkan karena adanya pengadukan, namun fenomena ini hanya terjadi dalam waktu yang singkat. Setelah kesetimbangan tercapai, nilai tegangan antar muka akan menjadi nol atau memiliki nilai positif yang sangat kecil. Penambahan alkohol yang berpartisi pada lapisan antarmuka dapat menyebabkan penurunan γo/w secara signifikan dari besaran normalnya sekitar 50 mN m-1 ke nilai (γo/w) sekitar 15 mN m-1 (Swarbrick, 1995).

Teori lain yang menjelaskan teori pembentukan mikroemulsi adalah teori solubilisasi (Solubilization Theories) yang mengatakan bahwa mikroemulsi merupakan larutan monofasa dari misel-misel sferis dalam air (water-swollen (w/o)) atau dalam minyak (oil- swollen (o/w)) dan stabil secara termodinamika.

Keuntungan mikroemulsi

Mikroemulsi dibuat menggunakan zat tambahan yang sesuai untuk formulasi obat yang kelarutannya sangat kecil atau tidak larut di dalam air. Mikroemulsi memiliki kemampuan untuk melarutkan lebih tinggi dibandingkan dengan solubilisasi miselar. Stabilitas termodinamika mikroemulsi lebih stabil bila dibandingkan dengan emulsi dan suspensi, karena mikroemulsi dapat dibuat dengan menggunakan input energi yang lebih kecil (seperti pemanasan atau pengadukan) namun memiliki usia simpan (shelf life) yang panjang.

Selain itu, sediaan dalam bentuk mikroemulsi umumnya lebih disukai karena sifatnya yang transparan sehingga lebih menarik minat dari konsumen (Swarbrick, 1995). Beberapa sediaan mikroemulsi yang sudah ada di pasaran yaitu mikroemulsi Carnauba- Wax, minyak pelumas, parfum, cairan pembersih, formula antiseptik, kosmetik dan toiletries, dan sediaan farmasi.