Menuju Antibiotika Superior

Tags: ITB SDGs, Health, Human Immunodeficiency Virus, Healthy Lifestyle

Perang terbesar manusia saat ini ialah melawan penyakit. Bumi yang mulai renta mendapatkan serangan bertubi-tubi dari segala jenis infecror yang berlomba de­ngan kemampuan manusia untuk mempertahankan diri. Tak ayal lagi, obat sebagai senjatanya menjadi kebutuhan mama manusia setelah pangan.

Antivirus memang saat ini menjadi tonggak revolusi riset dan perkembangan obat era milenial, tetapi pengembangan antibiotika juga terus berlanjut. Seiring dengan perkembangan bahan baku obat dan penyakit, antibiotika tersedia dalam berbagai golongan struk­tur. Salah satunya ialah golongan fluorokuinolon yang saat ini ban yak diresepkan seperti siprofloksasin dan levofloksasin.

Kerja obat ditentukan struktur kimia dan fisikanya, yang keduanya ditentukan termodinamika ikatan di antara unsur atau molekulnya. Struktur kimia antibiotika menen­tukan kemampuan mereka untuk berikatan dengan bagian tubuh ku­man, memengaruhi metabolisme, dan menghancurkannya. 

Sifat fisika berpengaruh terha­dap kemampuan bahan obat unruk melarut dan terabsorpsi ke dalam tubuh dan ke dalam sel suatu mik­roba. Jika tidak melarut atau dise­rap, obat tidak akan beketja dengan baik. !tu disebabkan struktur kimia dan karakter fisika akan menemu­kan kinerja obat.

Sayangnya, kebanyakan antibio­tika memiliki kelarutan yang kurang baik di dalam air. Berbagai upaya dilakukan untuk memperbaiki kekurangan tersebut, termasuk de­ngan membuat padatan multikom­ponen, yakni gabungan obat dengan materi lain yang bersifat ionik dan netral. 

Kombinasi antarion bermuatan akan menghasilkan garam, sedang­kan ikatan tak bermuatan yang disa­ranai ikatan hidrogen atau van der 
walls disebut kokristal. Perubahan struktur padatan pada umumnya struktur padatan pada umumnya akan mengubah kelarutan dan ka­rakter fisika lain, seperti stabilita, higroskopisitas, dan sifat alir.

Sistem multikomponen dapat merupakan kombinasi obat atau obat-eksipien. Beberapa tahun terakhir kami secara intens mela­kukan pengembangan dan analisis padatan obat untuk menghasilkan berbagai sistem multikomponen baru antibiotika dengan performa superior. 

Penelitian diawali dengan pemilahan koformer melalui penelusuran pustaka. Koformer umuk obat haruslah aman secara farma­kologis, stabil, dan memiliki gugus yang bisa berikatan dengan bahan obat baik secara ionik maupun ikat­an hidrogen. 

Garam biasanya akan terbentuk dari komponen dengan perbedaan derajat keasaman (pKa) lebih dari 3. Sebaliknya, jika pKa kurang dari 3, komponen itu dapat menghasilkan suatu sistem multikomponen netral, yang disebut kokristal. 

Sistem multikomponen terse­but tentunya terjadi pada perban­dingan molar tertentu. Selanjumya ditetapkan perbandingan molar yang sesuai dengan membuat su­atu diagram fase. Suatu sistem multikomponen akan menghasilkan profil diagram fase berbentuk W dengan dua titik eutektikum (suhu lebur yang lebih rendah daripada tiap komponennya). Interaksi mul­tikomponen ditetapkan di antara kedua titik eutektikum tersebut. 

Setelahnya, dilakukan isolasi kristal tunggal multikomponen de­ngan pencampuran, pelarutan, dan penguapan pelarut. Hasil isolasi itu dikarakterisasi dengan berbagai instrumentasi padatan secara ber­turutan, yaitu analisis termal, spek­troskopi inframerah, difraksi sinar-X serbuk, dan difraksi sinar-X kristal tunggal. 

Dengan segala keunggulannya, padatan multikomponen baru me­rupakan temuan yang ditunggu­tunggu berbagai pihak, baik saintis, pembelajar kimia, maupun praktisi di industri. Siscem multikomponen yang mampu memperbaiki karakter fisikokimia bahan baku obat selan­jumya dapat dikembangkan dalam bentuk formula sediaan dengan performa yang lebih baik.

Menurunkan dosis 

Salah satu keunggulan dari anali­sis dan rekayasa padatan obat ialah hemat pelarut organik dan waktu. Baru-baru ini kami melakukan pe­ngembangan kristal multikomponen dari bahan baku siprofloksasin dan levofloksasin dengan teknik rekayasa padatan dengan dukungan pendanaan dari LPPM ITB melalui pendanaan Penelitian Kerja Sama Luar Negeri 2020 dan 2021 dengan Uekusa Laboratory Chemistry De­partment of Tokyo Institute ofTech­nology. Kerja sama telah dilakukan selama belasan tahun dan meng­hasilkan karya publikasi ilmiah serta beberapa usulan paten. 

Siprofloksasin memiliki pKa: 6,09, sedangkan pKa levofloksasin: 5,45. Keduanya memiliki kelarutan yang rendahdi dalam air. Mengingat anti­biotika fluorokuinolon bersifat la rut di dalam asam, dipilih koformer de­ngan keasaman lebih rendah, yaitu asam sitrat (pKa : 3,13) dan asam salisilat (pKa "'2,79).

Kedua asam tersebut, terutama asam sitrat yang larut di dalam air, memiliki stabilita yang baik dan mudah didapatkan. Se lain itu, kedua bahan tersebut memiliki aktivitas antibakteri dan antioksidan yang dapac melindungi bahan obat dari kerusakan. 

Selanjumya teramati bahwa se­luruh sistem multikomponen yang dihasilkan dapat meningkatkan kelarutan antibiotika fluorokuino­lon tersebut sampai lebih dari 10 kali, dengan stabilita yang lebih baik daripada obat asalnya. Dari pengamatan potensi mikrobiologis, terjadi peningkatan aktivitas hingga 1.5 kali, yang berarti bisa menu­runkan dosis antibiotika.

Itu diduga disebabkan keasam­an dari koformer mampu mem­pertahankan levofloksasin dalam keadaan terlarut sehingga lebih mudah menembus lapisan mem­bran bakteri, selain aktivitas siner­gis dari koformernya. Keseluruhan data penelitian menunjukkan hasil rekayasa padatan multikomponen siprofloksasin dan levofloksasin prospektifuntuk dikembangkan le­bih lanjut dalam berbagai formula sediaan obat.

Sudah semestinya, mahasiswa dan para peneliti di pusat riset perguruan tinggi/regulasi/industri menguasai metode analisis dan rekayasa padatan cerkini agar ti­dak tertinggal dari negara-negara tetangga. (M-1)