## REVIEW THE EFFECT OF ARGININE COFORMERS IN MAKING CO-AMORPHOUS USING BALL MILLING METHOD
Sinta Alfina * , Aji Najihudin, Nurul Auliasari
Program Studi Farmasi, Fakultas MIPA, Universitas Garut Jalan Jati No.42 B Tarogong Kaler, Garut, Jawa Barat 44151 Indonesia
*Corresponding author:  Sinta Alfina ( sintaalfina2@gmail.com )

## ARTICLE HISTORY
Received: 22 July 2022                           Revised: 29 July 2022                                     Accepted: 30 July 2022

## Abstract
The  low  solubility  of  the  active  substance  in  water  is  still  a  problem  that  faced  in  the development of formulations in the pharmaceutical world. Co-amorphism is one way that can be used to increase the solubility of a substance in water. This solubility occurs due to an increase between the water-insoluble active substance and the coformer. There are  several  active  substances  developed  in  co-amorphous  formulations  including; indomethacin, naproxen and carbamazepine with the addition of an arginine coformer using  the  ball  milling  method.  Arginine  is  an  amino  acid  that  is  basic  and  has  good solubility in air. This article review was carried out  with a literature study starting from searching for national and international journals based on the keywords "Co-amorphous" "arginine coformer" and "Ball Milling Method" on the google site, sciencedirect, google Scholar,  and  other  sites  that  access  research  journals,  publications  2012-2022 accredited or have ISSN and E-ISSN. Based on the results of the review, data showed that arginine was able to increase the stability and solubility of indomethacin by 200 times from  its  amorphous  form,  naproxen  by  11  times  from  its  crystalline  form  and  slightly increase the solubility of carbamazepine from its amorphous form. So it can be said that arginine is very influential in the manufacture of co-amorphous which is able to increase the solubility, the size of the increase in solubility depends on the reaction that occurs between arginine and the active substance.
Key words: arginine, ball milling, co-amorphous

## REVIEW PENGARUH KOFORMER ARGININ DALAM PEMBUATAN KO-AMORF DENGAN METODE BALL MILLING

## Abstrak
Kelarutan  zat  aktif  yang  rendah  di  dalam  air  masih  menjadi  masalah  yang  banyak dihadapi dalam pengembangan formulasi di dunia farmasi. Ko-amorf merupakan  salah satu cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan kelarutan suatu zat di dalam air. Peningkatan kelarutan ini terjadi karena campuran antara zat  aktif yang tidak larut air dengan koformer. Terdapat beberapa zat aktif yang dikembangkan dalam formulasi ko- amorf  diantaranya;  indometasin,  naproxen  dan  karbamazepin  dengan  penambahan koformer  arginin  menggunakan  metode ball  milling .  Arginin  merupakan  asam  amino yang bersifat basa dan mempunyai kelarutan yang baik di dalam air. Review artikel ini dilakukan  dengan  studi  literatur  dimulai  dari  pencarian  jurnal  naisonal  maupun
internasional berdasarkan kata kunci “ Co-amorphous ” ”koformer arginine ” dan ” Methode Ball  Milling ”  di situs google,  sciencedirect,  google  scholar, dan  situs  lainnya  yang mengakses jurnal penelitian, terbitan 2012-2022 yang terakreditasi atau memiliki ISSN dan  E-ISSN. Berdasarkan  hasil review diperoleh  data  bahwa  arginin  mampu meningkatkan  stabiltas  dan  kelarutan  indometasin  sebesar  200  kali  lipat  dari  bentuk amorfnya,  naproxen  sebesar  11  kali  lipat  dari  bentuk  kristalnya  dan  mampu meningkatkan  sedikit  kelarutan  karbamazepin  dari  bentuk  amorfnya.  Sehingga  dapat disimpulkan  bahwa  arginin  sangat  berpengaruh  dalam  pembuatan  ko-amorf  yaitu mampu meningkatkan kelarutan, besar atau kecilnya peningkatan kelarutan tergantung dari reaksi yang terjadi antara arginin dengan zat aktif yang digunakan.
Kata kunci: arginin, ball milling , ko-amof.

## Pendahuluan
Mayoritas  zat  aktif  yang  digunakan  dalam  pengembangan  farmasi  mempunyai kelarutan  yang  rendah di  dalam  air  yaitu  sekitar 40%  obat  yang  dipasarkan  dan  90% obat  yang  sedang  dikembangkan. 1 Kelarutan  obat  yang  rendah  dapat  mempengaruhi bioavailabilitas  dan  aktivitas  farmakologi  dari  obat  tersebut,  sehingga  harus  dilakukan pendekatan untuk memperbaiki kelarutan obat tersebut. 2 Salah satu pendekatan yang banyak  digunakan  yaitu  transformasi  obat  dari  bentuk  kristal  ke  bentuk  amorf,  tetapi bentuk  amorf  ini  mempunyai  beberapa  kekurangan  salah  satunya  yaitu  tidak  stabil secara temodinamika dan pada waktu tertentu bentuk amorf dapat kembali ke bentuk asalnya  yaitu  bentuk  kristal. 3 Untuk  menghindari  hal  tersebut  maka  dibuatlah  strategi formulasi dalam bentuk ko-amorf.
Ko-amorf merupakan campuran antara dua zat padat atau lebih yang terdiri dari zat aktif  dan  koformer  (zat  aktif  atau  eksipien  yang  mempunyai  bobot  molekul  rendah). 4 Koformer  merupakan  zat  penstabil  dalam  sistem  ko-amorf  melalui  interaksi antarmolekul, koformer dapat berupa zat aktif ataupun eksipien yang mempunyai bobot molekul  rendah,  nilai  suhu  transisi glass (TG)  yang  tinggi,  stabil  dan  larut  dalam  air. 5 Salah  satu  koformer  yang  banyak  digunakan  yaitu  arginin,  arginin  merupakan  asam amino yang mempunyai kecenderungan basa, bersifat polar dengan TG 55 0 C. 6 Dalam pembuatan  ko-amorf  terdapat  beberapa  metode  yang  digunakan,  salah  satu  metode yang  diguankan  yaitu  metode ball  milling . Ball  milling merupakan  metode  yang menggunakan frekuensi getaran, waktu milling dan suhu sebagai parameter utama yang mempengaruhi keberhasilan dalam pembuatan ko-amorf dengan berbagai zat aktif. 7 Review  artikel  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  pengaruh  koformer  arginin  terhadap berbagai zat aktif dalam pembuatan ko-amorf dengan menggunakan metode ball milling , sehingga diharapkan dapat memberikan informasi mengenai pengaruh koformer arginin terhadap  berbagai  zat  aktif  dalam  pembuatan  ko-amorf  menggunakan  metode ball milling .

## Metode
Review  artikel  ini  menggunakan  data  yang  dikumpulkan  melalui  pencarian  online terbitan  nasional  ataupun  internasional,  yang  didapat  dari  database  elektronik  seperti sciencedirect,  google  scholar, dan  situs  lainnya  yang  mengakses  jurnal  penelitian. Pencarian dilakukan dengan kata kunci “ co-amorphous ”, ‘koformer arginin”, “ ball milling ”. Dengan kriteria inkulsi jurnal terakteditasi atau memiliki ISSN dan E-ISSN, terbitan tahun 2012-2022,  lengkap,  termasuk  jurnal  nasional  ataupun  internasional,  sesuai  dengan
tema  yang  digunakan.  Sementara  kriteria  eksklusi  jurnal  yang  tidak  terakreditasi  atau tidak  memiliki  ISSN  dan  E-ISSN,  terbit  sebelum  tahun  2012,  tidak  lengkap,  tidak termasuk  jurnal  nasional  maupun  internasional,  tidak  sesuai  dengan  tema  yang digunakan.

## Hasil
Dari hasil studi literatur beberapa jurnal, diperoleh data mengenai formulasi ko-amorf dan  evaluasi  sediaan  ko-amorf  yang  menunjukan  pengaruh  koformer  arginin  dalam pembuatan ko-amorf.
Tabel 1. Formulasi Sediaan Ko-amorf. 6, 8, 9
Tabel 2. Evaluasi Sediaan Ko-amorf. 6-9 No Zat Aktif Koformer Metode Rasio Frekuensi Waktu Penggilingan 1 Indomet acin Arginin Ball Milling 1:1 30 Hz 90 menit 2 Naprox en Arginin Ball Mililing 1:1 30 Hz 90 menit 3 Karbam azepin Arginin Ball Milling 1:1 30 Hz 90 menit Evaluasi Indometasin- Arginin Naproxen- Arginin Karbamazepin-Arginin Penentuan Amorfisasi Refleksi kristal kecil Refleksi kristal kecil Refleksi kristal besar Analisis Termal Tg: 64,1 0 C Tg: 72,1 0 C - Stabilitas Penyimpanan Stabil  selama 6 bulan penyimpanan pada suhu 40 0 C dalam kondisi kering Stabil  selama  11 bulan  pada  suhu 40 0 C dalam kondisi  kering Stabil  selama  6  bulan pada  suhu  40 0 C  dalam kondisi  kering Interaksi Molekul Ionik kuat Pembentukan garam , interaksi π Tidak  terjadi  interaksi dalam susunan molekulnya Pengujian Pembubaran Intrinsik Terjadi  peningkatan kelarutan  200  kali lipat dari Indometasin  dalam bentuk amorfnya Terjadi peningkatan 11 kali lipat dibandingkan naproxen dalam bentuk kristalnya Terjadi sedikit peningkatan dibandingkan karbamazepin dalam bentuk amorfnya

## Pembahasan
Formulasi ko-amorf terdiri dari dua komponen yaitu zat aktif dan koformer. Zat aktif yang digunakan dalam review artikel ini yaitu Indometasin, naproxen dan karbamazepin.
1.  Indometasin
Indometasin merupakan serbuk hablur, kuning pucat hingga kuning kecoklatan, tidak berbau, hampir tidak mempunyai rasa. Kelarutan indometasin praktis tidak larut dalam air,  larut  dalam  50  bagian  etanol,  30  bagian  kloroform  P,  dan  dalam  45  bagian  eter, berkhasiat sebagai analgetikum, antiradang, 10 termasuk kedalam kelompok non steroid (NSID)  yang  bekerja  menghambat  sintesis  prostaglandin.  Indometasin  bersifat  asam akibat  ionisasi  gugus  asam  karboksilat.  Atom  nitrogen  pada  indometasin  berfungsi sebagai amida dan bersifat netral. 11

## 2.  Naproxen
Naproxen atau asam propanoat dengan rumus molekul C 12 H 12 O 3 merupakan sebuk kristal  berwarna  putih  atau  hampir  putih,  praktis  tidak  larut  dalam  air,  larut  dalam  25 bagian  etanol  96%,  20  bagian  metanol,  40  bagian  eter  dan  15  bagian  klorofrom. 12 Naproxen  termasuk  kedalam  obat  antiinflamasi  yang  disetujui  dan  berperan  dalam penghambat  COX  dan  nukleoprotein  virus  influenza. 13 Naproxen  biasanya  digunakan untuk  mengontrol  nyeri  dari  berbagai  sumber,  yaitu  nyeri  pasca  trauma,  nyeri  pasca oprasi,  sakit  kepala,  sakit  gigi,  pencegahan  atau  pengobatan  migren,  nyeri  tulang belakang dan rematik ekstra-artikular. 14

## 3.  Karbamazepin
Karbamazepin merupakan serbuk hablur, putih atau putih kekuningan, tidak berbau, tidak berasa atau sedikit pahit. Kelarutannya sangat sukar larut dalam air dan dalam eter P, larut dalam 10 bagian etanol (95%) P dan dalam 10 bagian kloroform P, berkhasiat sebagai  neuralgia  trigeminal. 10 Karbamazepin  termasuk  ke  dalam  golongan Biopharmaceutucal  Classification  System (BCS)  kelas  II  yang  artinya  memiliki
Gambar 1. Struktur Indometasin 10
Gambar 2. Struktur Karbamazepin 10
permeabilitas  tinggi  dan  kelautanyang  rendah,  hal  ini  menyebabkan  proses  absorpsi karbamazepin terbatas pada laju disolusi. 15
Sedangkan  koformer  yang  digunakannya  yaitu  arginin.  Arginin  merupakan  asam amino  esensial,  bersifat  basa,  struktur  kimianya  termasuk  asam  amion  alifatik  dan merupakan asam amino polar bermuatan yang memiliki TG 55 0 C, berat molekul 174,29 g/mol. 16
Dari hasil studi literatur beberapa jurnal, diperoleh data mengenai formulasi ko-amorf dan  evaluasi  sediaan  ko-amorf  yang  menunjukan  pengaruh  koformer  arginin  dalam pembuatan  ko-amorf.  Berdasarkan Tabel  1. Mengenai  formulasi  ko-amorf,    sampel digiling  menggunakan Mixer  Mill MM  400,  zat  aktif  (Indometasin,  karmabazepin)  dan koformer  arginin  masing-masing  500  mg,  sedangkan  untuk  zat  aktif  naproxen  dan koformer arginin masing-masing 1 gram yang sesuai pada rasio molar 1:1 dimasukan kedalam  toples  penggilingan  yang  berukuran  25  ml  dengan  bola  baja  tahan  karet diameter  12  mm,  digiling  menggunakan  frekuensi  30  Hz  selama  90  menit  pada  suhu 6 0 C. Setelah didapat campuran ko-amorf kemudian dilakukan evaluasi pada sediaan ko- amorf.
Berdasarkan Tabel  2. mengenai  evaluasi  sediaan  ko-amorf,  pada  uji  amorfisasi sediaan  menggunakan Powder  X-Ray  Diffraction (PXRD)  didapat  hasil    pada  sampel indometasin-arginin  dan  naproxen-arginin  menghasilkan    refleksi  kristal  yang  kecil, sedangkan pada zat aktif karbamzepin-arginin menghasilkan refleksi kristal yang lebih besar. 6,8,9
Refleksi  kristal  ini  akan  berpengaruh  terhadap    kemampuan  suatu  zat  dalam membentuk sediaan amorf, semakin kecil refleksi kristal yang dihasilkan maka semakin baik juga amorf yang dihasilkan. Perbedaan hasil refleksi kristal ini dapat dipengaruhi oleh perbedaan frekuensi dan waktu penggilingan yang digunakan. Selain uji amorfisasi, dilakukan juga uji analisis termal. 6
Gambar 3. Uji Amorfisasi Indometasin-arginin. 6
Gambar 5. Uji Amorfisasi
Naproxen-arginin. 8
Gambar 4. Uji Amorfisasi Karbamazepn-arginin. 9
Analisis  termal      bertujuan  untuk  mengetahui    nilai  transisi glass (TG)  dilakukan penujian dengan menggunakan Differential Scanning Calorimetry (DCS), pada sediaan ko-amorf indometasin-arginin didapat nilai TG 64,1 0 C, pada sediaan ko-amorf naproxen- arginin nilai TG 72,1 0 C dan pada sediaan ko-amorf karbamazepin-arginin tidak dilakukan uji analisis termal. 6,8,9 Nilai TG sangat erat kaitannya dengan stabilitas dari sediaan ko- amorf,  hal  ini  terbukti pada pengujian stabilitas  fisik. 6
Pada pengujian stabilitas  fisik campuran ko-amorf disimpan pada desikator dalam kondisi kering pada suhu 40 0 C, kemudian dianalisis berulang kali menggunakan Powder X-Ray  Diffraction (PXRD)  untuk  mengetahui  terjadi  rekristalisasi  zat  aktif  dengan koformer.  Pada  sediaan  ko-amorf  naproxen-arginin  mempunyai  stabilitas  yang  lebih lama  yaitu  stabil  selama  11  bulan  penyimpanan  pada  suhu  kamar,  sedangkan    pada sediaan ko-amorf indometasin-arginin dan karbamazepin-arginin stabil selama 6 bulan penyimpanan  pada  0c  kamar. 6,8,9 Selain  dilakukan  pengujian  stabilitas  fisik,  dalam sediaan ko-amorf juga dilakukan uji interaksi antar molekul menggunakan FTIR.
Pada pengujian interaksi antar molekul menggunakan FTIR dalam sediaan ko-amorf indometasin-arginin  terjadi  interaksi  ionik  yang  kuat,  hal  ini  disebabkan  karena terbentuknya penggaraman selama penggilingan dan hilangnya getaran puncak asam karboksilat. Sehingga pada saat dilakukan uji pembubaran intrinsik menggunakan HPLC ko-amorf  indometasin-arginin  mengalami  peningkatan  kelarutan  sebesar  200  kali  lipat dibandingkan bentuk amorfnya. 6
Sediaan  ko-amorf  naproxen-arginin  terjadi  pembentukan  garam  yang  disebabkan karena  rekasi  antara  arginin  yang  merupakan  asam  amino  bersifat  basa  dengan naproxen yang bersifat asam. 8 Pembentukan garam merupakan cara yang dikenal  untuk meningkatkan kelarutan suatu zat, tetapi tidak semua zat mempunyai gugus fungsi yang sesuai  untuk  membentuk  garam.  Dalam  formulasi  ko-amorf  tujuannya  bukan  untuk pembentukan garam tetapi dalam formulasi ko-amorf menggabungkan keuntungan dari kedua zat secara bersamaan (zat yang mempunyai kelarutan rendah didalam air dengan zat yang larut didalam air). 6 Selain itu, dalam formulasi ko-amorf naproxen-arginin juga terjadi  interaksi  π.  Interaksi  π  ini  terjadi  karena  kelompok  guanidinium  di  arginin berinteraksi dengan cincin aromatik di naproxen. 8
Pada sediaan ko-amorf karbamazepin-arginin tidak mengalami perubahan susunan molekul.  Hal  ini  akan  berpengaruh  terhadap  peningkatan  kelarutan  dari  sediaan  ko- amorf.  Setelah  dilakukan  uji  pembubaran  intrinsik  ko-amorf  karbamazepin-arginin mengalami  sedikit  peningkatan  kelarutan  dibandingkan  karbamzepin  dalam  bentuk amorfnya. 6,9

## Kesimpulan
Penambahan  arginin  dalam  pembuatan  ko-amorf  sangat  berpengaruh  karena mampu  meningkatkan  stabilitas  dan  kelarutan  suatu  zat,  indometasin  mengalami peningkatan kelarutan sebesar 200 kali lipat dari bentuk amorfnya, naproxen mengalami peningkatan  kelarutan  sebesar  11  kali  dari  bentuk  kristalnya  dan  pada  karbamazepin mengalami sedikit peningkatan dari bentuk amorfnya. Besar atau kecilnya peningkatan kelarutan  tergantung  dari  reaksi  yang  terjadi  antara  arginin  dengan  zat  aktif  yang digunakan.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat dalam proses penyelesaian artikel review ini dan tim Junal Ilmiah Farmako Bahari Universitas Garut yang telah menelaah artikel review ini.

## Daftar Pustaka
1. Karagianni A, Kachrimanis K, Nikolakakis I. Co-amorphous solid dispersions for solubility  and  absorption  improvement  of  drugs:  Composition,  preparation, characterization and formulations for oral delivery. Pharmaceutics. 2018;10(3).
2. Ojarinta  R,  Heikkinen  AT,  Sievänen  E,  Laitinen  R.  Dissolution  behavior  of  co- amorphous  amino  acid-indomethacin  mixtures:  The  ability  of  amino  acids  to stabilize  the  supersaturated  state  of  indomethacin.  Eur  J  Pharm  Biopharm [Internet]. 2017;112:85 –95. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.ejpb.2016.11.023
3. Liu  J,  Grohganz  H,  Löbmann  K,  Rades  T,  Hempel  NJ.  Co-amorphous  drug formulations  in  numbers:  Recent  advances  in  co-amorphous  drug  formulations with focus on co-formability, molar ratio, preparation methods, physical stability, in vitro and in vivo performance, and new formulation strategies. Pharmaceutics. 2021;13(3).
4. Pang W, Lv J, Du S, Wang J, Wang J, Zeng Y. Preparation of curcumin-piperazine coamorphous  phase  and  fluorescence  spectroscopic  and  density  functional theory  simulation  studies  on  the  interaction  with  bovine  serum  albumin.  Mol Pharm. 2017;14(9):3013 –24.
5. Newman A, Reutzel-Edens SM, Zografi G. Coamorphous active pharmaceutical ingredient –small molecule mixtures: considerations in the choice of coformers for enhancing dissolution and oral bioavailability. J Pharm Sci. 2018;107(1):5 –17.
6. Löbmann K, Grohganz H, Laitinen R, Strachan C, Rades T. Amino acids as co- amorphous stabilizers for poorly water soluble drugs - Part 1: Preparation, stability and dissolution enhancement. Eur J Pharm Biopharm. 2013;85(3 PART B):873 – 81.
7. Dewi FA, Sopyan I, Rusdiana T. Pemilihan jenis koformer dan metode preparasi dalam sistem penghantaran sediaan Ko-Amorf. J Sains Farm Klin. 2021;8(3):242.
8. Jensen  KT,  Löbmann  K,  Rades  T,  Grohganz  H.  Improving  co-amorphous  drug formulations  by  the  addition  of  the  highly  water  soluble  amino  acid,  Proline. Pharmaceutics. 2014;6(3):416 –35.
9. Löbmann K, Laitinen R, Strachan C, Rades T, Grohganz H. Amino acids as co- amorphous  stabilizers  for  poorly  water-soluble  drugs  -  Part  2:  Molecular interactions. Eur J Pharm Biopharm. 2013;85(3 PART B):882 –8.
10. Depkes  R.  Farmakope  Indonesia  Edisi  III.  Depatremen  Kesehatan  Republik Indonesia; 1979. XXXI.
11. El-Dairi M, House RJ. Optic nerve hypoplasia. Handbook of pediatric retinal OCT and the eye-brain connection. 2019. p. 285 –7.
12. Depkes  RI.  Farmakope  Indonesia  Edisi  IV.  Jakarta:  Depatremen  Kesehatan Republik Indonesia; 1995.
13. Terrier  O,  Dilly  S,  Pizzorno  A,  Chalupska  D,  Humpolickova  J,  Bouřa  E,  et  al. Antiviral properties of the nsaid drug naproxen targeting the nucleoprotein of sars- cov-2 coronavirus. Molecules. 2021;26(9):1 –18.
14. Stoev SN, Gueоrguiev SR, Madzharov VG, Lebanova HV. Naproxen in pain and inflammation – a review. Int J Pharm Phytopharm Res. 2021;11(1):142–8.
15. Permatasari, Juwita, Yosmar I. Jurnal Farmasi Dan Ilmu Kefarmasian Indonesia Vol.  8  No.  2  Agustus  2021  162.  J  Farm  Dan  Ilmu  Kefarmasian  Indones. 2021;8(2):162 –7.
16. Rahayu  M,  Pramonowibowo,  Yulianto  T.  The  profile  of  amino  acids  that  are distributed  into  the  water  column  at  mackerel  (rastrelliger  kanagurta)  as  bait (laboratory scale). J Fish Resour Util Manag Technol. 2014;3(3):238 –47.