Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY

## KARAKTERISASI PREPARAT NANOPARTIKEL KAFEIN DARI EKSTRAK KOPI ROBUSTA MENGGUNAKAN PLGA DAN PVA

## CHARACTERIZATION OF CAFFEINE NANOPARTICLE PREPARATIONS FROM ROBUSTA COFFEE EXTRACT USING PLGA AND PVA
Rika Saputri 1 , Muhammad Totong Kamaluddin 2 , Theodorus 2 , Sonlimar
Mangunsong 3
1 Program Studi Magister Ilmu Biomedik, Fakultas Kedokteran Universitas Sriwijaya 2 Departemen Farmakologi Kedokteran, Fakultas Kedokteran Universitas Sriwijaya 3 Departemen Farmasi, Politeknik Kesehatan Kementerian Kesehatan Palembang (email : rikasaputri.rs@gmail.com )

## ABSTRAK
Pendahuluan  : Kopi  merupakan  salah  satu  minuman  yang  digemari  oleh masyarakat  luas.Kopi  mengandung  kafein  yang  mampu  meningkatkan  konsentrasi dan  kemampuan  ini  berlangsung  tergantung  dari  dosis  yang  diterima  oleh tubuh.Tujuan  Penelitian  ini  untuk  mengkarakterisasi  nanopartikel  kafein  berpolimer PLGA dan Pva.
Metode : Dalam pembuatan nanopartikel kafein ini menggunakan bahan berupa biji kopi  robusta  yang  telah  dijemur  dan  disangrai  yang  selanjutnya  dilakukan  proses ekstraksi dengan metode digesti, sehingga didapatkan kafeinnnya. Kemudian kafein yang telah didapat di buat menjadi formulasi nanopartikel berpolimer PLGA dan PVA. Dalam  proses  pembuatan  formulasi  nanopartikel  ini  digunakan  metode emulsion solvent  evaporation. Formulasi  nanopartikel  kafein  ini  dilakukan  karakterisasi menggunakan  PSA  dan  dilakukan  pengmatan  morfologi  partikelnya  menggunakan TEM.
Hasil : Hasil karakterisasi menggunakan PSA didapatkan diameter rata rata sebesar 173,8  nm,zeta  potensialnya  -16,2  mV  dan  PDI  sebesar  0,148.Untuk  morfologinya telihat bentuk permukaannya spheric.
Kesimpulan : Sehingga kafein dari biji kopi orbusta dapat dipreparasi menggunakan polimer  PLGA  dan  PVA  dengan  menggunakan  metode emulsion  solvent evaporation.
Kata kunci : nanopartikel, kafein, PLGA , PVA
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY

## ABSTRACT
Introduction : Coffee is one of the beverages favored by the public. Coffee contains caffeine  which  is  able  to  increase  concentration  and  this  ability  takes  place depending  on  the  dose  received  by  the  body.  The  purpose  of  this  study  is  to characterize caffeine nanoparticles polymerized PLGA and Pva.
Methods : In the manufacture of caffeine nanoparticles using ingredients in the form of  robusta  coffee  beans  that  have  been  dried  and  roasted  which  is  then  done  the extraction  process  with  digesti  method,  so  that  caffeine  obtained. Then  the  caffeine that  has  been  obtained  is  made  into  a  formulation  of  polylytic  nanoparticles  PLGA and  PVA.  In  the  process  of  making  nanoparticle  formulations  are  used  emulsion solvent  evaporation  method.  The  formulation  of  caffeine  nanoparticles  is characterized using PSA and the particle morphology is performed using TEM.
Results : The result of characterization using PSA obtained an average diameter of 173.8  nm,  zeta  potential  -16.2  mV  and  PDI  of  0.148.For  morphology  see  spheric surface shape.
Conclusion : Caffeine from orbusta coffee beans can be prepared using PLGA and PVA polymers using emulsion solvent evaporation method.
Keywords : nanoparticle, kafein, PLGA , PVA

## PENDAHULUAN
Biji kopi adalah bahan terpenting kedua di dunia setelah minyak. Kopi robusta memiliki kandungan kafein lebih tinggi dibandingkan kopi arabika .Kadar Kandungan kafein  pada  biji  kopi  Robusta  berbeda-beda  tergantung  dari  jenis  biji  kopi  tersebut, cara penyangraian dan cara peyajiannya. 1,2 Kopi Robusta (Coffea canephoravar.Robusta)  dari  kota  Pagar  Alam  Provinsi  Sumatera  Selatan,  adalah salah satu kopi Robusta terbaik di Indonesia .3
Kebiasaan mengkonsumsi kafein jadi meningkat di seluruh dunia, Kopi adalah minuman  terpopuler  kedua  setelah  air  dan  dikonsumsi  di  seluruh  dunia,  dengan konsumsi harian sekitar 1,6 miliar cangkir.  Ini dikarenakan kafein dipercaya mampu
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
meningkatan konsentrasi, daya ingat, dan semangat kerja. 4 Sebanyak 31,5% orang
Indonesia  mengkonsumsi  minuman  berkafein  setidaknya  sekali  sehari. 5 Asupan kafein  per  orang  tidak  boleh  melebihi  150  mg  per  hari.  Sesuai  SNI  01-7152-2006, batasan  kafein  adalah  150  mg  per  hari  dan  50  mg  per  porsi.  Namun,  jika mengonsumsi  100mg  kafein  per  hari,  ini  bisa  meyebabkan  kecanduan  kafein.  Jika mengkonsumsi  600  mg  kafein  per  hari  ini  bisa  menyebabkan  tanda  dan  gejala seperti  gangguan  pencernaan,  ketidaknyamanan,  gelisah,  gangguan  tidur, kehilangan nafsu makan, sakit kepala, pusing, pusing dan jantung berdebar-debar. 6
Untuk  menjaga  agar  konsentrasi  kafein  tetap  konstan  dalam  plasma,  maka perlu  untuk  dibuat  dalam  bemtuk  nanopartikel  menggunakan  polimer  agar  kafein dilepaskan secara perlahan sehingga dapat bertahan lama dan berefek lama seusai yang  diharapkan. 7 Saat  ini  telah  ada  dilakukan  studi  tentang  nanopartikel menggunakan sistem polimer yang mampu meningkatkan ketersediaan hayati obat, contohnya  pada  penelitian  nanopartikel  polimer  berbasis  amoksisilin  yang menunjukkan hasil bahwa penggunaan polimer ini mampu mengendalikan pelepasan obat,  meningkatkan  kelarutan  obat  bioaktif,  membuatnya  lebih  stabil  di  saluran gastrointestinal  (GI),  dan  cocok  untuk  pemberian  oral. 8 Proses  ini  menggunakan sistem nanoteknologi yang mana  akan melibatkan sintesis partikel dari nanopartikel mulai dari ukuran 20-200 nanometer dan ini juga sekarang sudah banyak  digunakan dalam industri makanan, farmasi dan kosmetik. 9
Nanopartikel  bervariasi  dalam  ukuran,  tetapi  biasanya  berkisar  dari  100 hingga  500  nanometer.  Dengan  nanoaprtikel  ini  mampu  mengirimkan  obat  ke jaringan  tertentu,  memungkinkan  pengobatan  terkontrol,  obat  akan  tepat  mengenai
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
targetnya  sehingga  mengurangi  toksisitas  yang  diakibatkan  oleh  obat.  Nanopartikel ini juga dapat meningkatkan kepatuhan pasien dalam meminum obat karena dengan nanopartikel ini mampu membuat obat  terjaga kadarnya dalam waktu yang panjang sehingga pasien tidak perlu untuk mengulang dosisnya setiap saat. 10
Ada  banyak  alasan  mengapa  penggunaan  nanopartikel  penting  untuk kemajuan  pengiriman  obat  terapeutik  dan  diagnostik.  Di  satu  sisi,  obat  tradisional oral dan suntik saat ini belum tentu dirancang dengan resep yang benar untuk setiap produknya.  Partikel  nano  yang  berbahan  dasar  polimer  dapat  meningkatkan ketersediaan  hayati  pengiriman  obat  yang  ditargetkan  dan  pemberian  obat  dengan dosis  terkontrol.  Dengan  memodifikasi  sistem,  enzim  internal  dapat  mencegah kerusakan  obat. 11 Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengkarakterisasi nanopartikel kafein dari ekstrak biji kopi Robusta.

## METODE
Bahan dan Peralatan
Bahan
Biji kopi robusta, etil asetat , etil asetat p.a, PLGA, PVA, akuades, NaCo3.

## Alat
Corong  pisah,  erlenmayer,  rotary  evaporator,  kertas  saring,  spatula,  gelas beaker,  botol  vial  , magnetic  stirrer ,  pipa  kapiler,  plat  KLT,  PSA  ( Particle  Size
Analyzer) HORIBA  SZ-100,  mikroskop  elektron  transmisi  (TEM  Jeol  1010),  Neraca
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
Analitik, hot plate , sonikator bath , pipet mikro, aqua for injection.

## Tahap Pengumpulan dan Penyiapan Sampel
Sampel  berupa  biji  kopi  robusta  yang  didapat  langsung  dari  petani  di  Kota
Pagar  Alam  Provinsi  Sumatera  Selatan,  Indonesia.  Sampel  telah  di  identifikasi  di
Dinas Perkebunan Kota Pagar Alam. Selanjutnya, sampel dijemur,lalu disangrai dan dihaluskan.Serbuk halus kopi robusta siap di ekstraksi.

## Ekstraksi biji kopi robusta
Serbuk  kopi  Ribusta  di  ekstraksi  dengan  proses  digesti.Bubuk  kopi dicampurkan  dengan  akuades  dan  dipanaskan  lalu  disaring  menggunakan  kertas saring  dan  filtratnya  ditambahkan  dengan  Na2Co3  lalu  dipanaskan  kembali  dan disaring lagi menggunakan kertas sarung dan dilakukan fraksinasi menggunakan etil asetat sebanyak 3 kali pengulangan.Ekstrak etil yang diperoleh diuapkan pelarutnya menggunakan  evaporator  sehingga  menghasilkan  esktrak  yang  kental  dan dikeringkan agar menghasilkan bubuk kafein.

## Preparasi Polymer dan ekstrak kopi robusta
Serbuk  PVA  ditimbang  sebanyak  2,5  g  lalu  dilarutkkan  ke  dalam  100  mL  Aqua pro  injection  pada  suhu  60°C di  gelas  beker.  Campuran  tersebut  kemudian  di stirrer selama  24  jam  dengan  kecepatan  75  rpm  hingga  menghasilkan  larutan  PVA berwarna bening dan homogen.
PLGA  dilarutkan  kedalam  etil  asetat  dan  dihomogenkan  menggunakan  stirrer
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
selama 4 jam dengan kecepatan 175rpm pada suhu ruang.
Kafein  ditimbang  dan  dilarutkan  dengan  etil  asetat  didalam  vial  lalu dihomogenkan dengan kecepatan 175 rpm selama 4 jam.

## Pembuatan Nanopartikel Kafein
Pada  pembuatan  nanopartikel  kafein  inii  menggunakan  polimer  PLGA  dan PVA  dengan  metode emulsion  solvent  evaporation. Sebanyak  2ml  kafein dicampurkan  dengan  2,5  ml  larutan  PLGA  menggunakan  magnetic  stirrer  dengan kecepatan  750rpm,  lalu  dipipet  diteteskan  secara  drop  by  drop  ke  fase  air  laurtan
PVA  (1,6ml)  dan  distirer  selama  1  jam  dengan  kecepatan  750  rpm.  Proses dilanjutkan  dengan  menghomogenisasi  suspensi  dengan  sonikasi  selama  5  menit dengan  kekuatan  gelombang  42  kHz.  Dilakukan  penambahan  akuades  25  ml  dan kemudian  dilanjutkan  dengan  proses  penguapan    dengan  cara  di stirrer selama  24 jam sehingga menghasilkan suspensi.

## Karakterisasi Nanopartikel
Nanopartikel yang dihasilkan dikarakterisasi menggunakan PSA (Particle Size
Analyzer)  untuk  menentuan  Diameter,PDI  dan  Zeta  Potensial.  Pengujian  ini menggunakan  alat  PSA  merk  Horiba  SZ-100  dengan  metode  dynamic  light seattering  (DLS).  Prosesnya  dengan  mengambil  50μL  suspense  nanopartikel  dan diencerkan  menggunakan  akuades  dengan  perbandingan  1:100  lalu  masukkan  ke kuvet  PSA  sebanyal  50μL  dan  selanjutnya  alat  PSA  akan  menembakkan  cahaya monokromatik  yang  akan  ditangkap  oleh  detector  sehingga  menghasilkan  nilai PDI,diameter dan zeta potensial dari nanopartikel
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY

## Penentuan Morfologi Partikel
Morfologi  diamati  pada  pembesaran  30.000x  dengan  menggunakan
Transmission  Electron  Microscope (TEM)  TEM  JEOL  1010  dengan  tegangan  80.0
kV.

## HASIL
Ukuran  nanopartikel  yang  dihasilkan  yaitu  memiliki  ukuran  partikel  dengan rata  rata  diameter  173,8  nm.  Hasil  pengukuran  zeta  potensial  memiliki  muatan permukaan  -16,2  mV.  Distribusi  ukuran  partikel  diamati  dengan  nilai  poli  dipersity index  (PDI)  didapatkan  adalah  sebesar  0,148.  Data  Hasil  PSA  dapat  dilihat  pada tabel 1 dan gambar 1 dan 2.

## Tabel 1 Hasil Karakterisasi Nanopartikel Kafein dari Ekstrak Biji Kopi Robusta
Karakterisasi Nilai Diameter Partikel (nm) 173,8 nm PDI 0,148 Zeta Potensial (mV) -16,2
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
Gambar 1  Hasil ukuran diameter nanopartikel kafein
Gambar 2  Hasil Zeta Potensial nanopartikel kafein
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
Gambar 3  Hasil uji TEM (morfologi nanopartikel kafein )
Karakterisasi  menggunakan Transmission  Electron  Microscope (TEM)
memiliki  tujuan  untuk  mwlihat  morfologi  permukaan  nanoaprtikel.  Karakterisasi permukaan  nanopartikel  pada  perbesaran  30.000x  menunjukkan  hasil  permukaan nanopartikel kafein yang berupa spheric (bulat) (gambar 3).

## DISKUSI
Pengukuran  ukuran  partikel  merupakan  hal  yang  penting  dalam  pembuatan formulasi  nanopartikel  dimana  semakin  kecil  ukuran  pratikel  makan  akan  semakin baik  daya  pelepasan  obatnya.  Ukuran  partikel  merupakan  salah  satu  faktor  yang mempengaruhi  efisiensi  suatu  senyawa  atau  obat.Ukuran  yang  kecil  (ukuran  nano) dapat  membantu  proses  distribusi  obat  mencapai  targetnya.ukuran  nano  juga memiliki kelarutan dan efisiensi penyerapan yang tinggi. 11
Dari hasil distribusi ukuran partikel menggunakan alat PSA didapatkan ukuran
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
partikel  173,8  nm  yang  bearti  masuk  rentang  ukuran  nanoaprtikel  karena  seperti diketahui  bahwa  dikatakan  nanoapartikel  jika  ukurannya  berkisar  100  hingga 500nm. 12
Dari hasil pengujian zeta potensialnya didapatkan nilai sebesar  -16,2 mV dan ini  menandakan  suspensinya  stabil  karena  Nanopartikel  dengan  nilai  potensial  zeta lebih kecil dari -30 mV dan lebih besar dari +30mV memiliki stabilitas lebih tinggi. 13
Penilaian PDI untuk melihat seragam tidaknya ukuran dari sebuah partikel dan dari  hasil  pengujian  didapatkan  nilai  PDI  sebesar  0,148  ini  bearti  distribusinya homogen  karena  mendekati  nilai  0  dimana  jika  jika  nilanya  1  itu  menandakan distribusi  ukuran  yang  sangat  luas  dan  mengandung  partikel  yang  besar  dan  dapat mengalami sedimentasi. 14
Untuk morfologinya telihat bentuk permukaannya spheric ini menandakan obat tersalut  dengan  baik  dan  daya  pelepasannya  akan  menjadi  lambat  dan  akan memudahkan  obat  untuk  diberikan  lewat  rute  tertentu  karena  dalam  sistem penghantaran  obat  yang  menggunakan  partikel  sebagai  penghantar  seperti mikropartikel,  kemampuan  menyalut  obat  yang  tinggi  dengan  ukuran  partikel  yang kecil dan bentuk spheris yang seragam adalah lebih baik. Hal ini akan memudahkan pemberian obat melalui rute tertentu seperti pemberian secara intravena, intranasal, dan sebagainya. 15

## KESIMPULAN DAN SARAN
Nanopartikel  kafein  dari  ekstrak    biji  kopi  robusta  dapat  diformulasi menggunakan polimer PLGA dan PVA melalui metode emulsion solvent evaporation
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
dengan  perolehan nilai  diameter  nya  173,8  nm,  zeta  potensialnya  -16,2  mV,  PDI sebesar  0,148.dan  morfologi  permukaannya  telihat  bentuk  spheric.  Berdasarkan penelitian  yang  telah  dilakukan,  penulis  memberikan  saran  bahwa  perlu  dilakukan penelitian  lebih  lanjut  menggunakan  variasi  dosis  yang  berbeda  untuk  bias  melihat apakah terbentuk ukuran partikel yang berbeda.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  mengucapkan  terima  kasih  kepada  seluruh  Civitas  Akademika  Program  Studi
Magister  Biomedik  Fakultas  Kedokteran  Universitas  Sriwijaya  atas  segala bantuannya.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Aka F, Angelo, Augustin A, et al. The Pharma Innovation Journal 2016; 5(12): 01-05 Acute Toxicity of the Aqueous Extract of Roasted and Ground Beans of Coffea Canephora Robusta in the Wistar Rat . ; 2016.
2.  Cappelletti S, Daria P, Sani G, Aromatario M. Caffeine: Cognitive and Physical Performance  Enhancer  or  Psychoactive  Drug? Current  Neuropharmacology . 2015;13(1):71-88. doi:10.2174/1570159x13666141210215655.
3.  Syafaruddin,  Pabendon  M,  Penelitian  B,  Industri  T,  Penyegar  D. Keragaman Genetik  Antar  Klon  Kopi  Robusta  Lokal  Pagar  Alam  Berdasarkan  Analisis Marka Ssr Genetic Variability Among Indigenous Robusta Coffee Clones From Pagar Alam Based On Ssr Markers Analysis.
4.  Vignoli JA, Viegas MC, Bassoli DG, Benassi M de T. Roasting process affects differently the bioactive compounds and the antioxidant activity of arabica and robusta coffees. Food Research International . 2014;61:279-285. doi:10.1016/j.foodres.2013.06.006.
5.  Kemenkes  RI.  2013.  Riset  Kesehatan  Dasar.  Jakarta  :  Badan  Penelitian  dan Pengembangan Kesehatan Kementerian Kesehatan Republik Indonesia
6.  Zarwinda  I,  Sartika  D.  PENGARUH  SUHU  DAN  WAKTU  EKSTRAKSI TERHADAP  KAFEIN  DALAM  KOPI. Lantanida  Journal .  2019;6(2):180. doi:10.22373/lj.v6i2.3811.
Oceana Biomedicina Journal ocean-biomedicina.hangtuah.ac.id/index.php/journal eISSN 2614-0519 Volume 5 Issue 2 : J ul y – December 2022 RESEARCH STUDY
7.  Hodali,  H.  A.  Rawajfeh,  R.  S.  Allababdeh, N.  A.,  Caffeine  loading  into micro- and  nanoparticles  of  mesoporous  silicate  materials:  in  vitro  release  kinetics. Journal of Dispersion
Science and Technology. Doi 10.1080/01932691.2016.1239540.
8.  Enes .Development and characterization of polymeric-based nanoparticles for sustained  release  of  amoxicillin –  an  antimicrobial  drug.  Artificial  Cells, Nanomedicine, and Biotechnology.
Published
2014. Doi 10.1080/21691401.2018.1476371.
9.  Nitthikan N, Leelapornpisid P, Natakankitkul S, et al. Improvement of Stability and Transdermal  Delivery  of Bioactive  Compounds  in  Green  Robusta  Coffee Beans Extract Loaded Nanostructured Lipid Carriers. Journal of Nanotechnology . 2018;2018:1-12. doi:10.1155/2018/7865024.
10. Biswas, A. K., M.R. Islam, Z.S. Choudhury, A. Mostafa, and M.F. Kadir (2014). Nanotechnology  based  approaches  in  cancer  therapeutics.  Advances  in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 5(4). Doi 10.1088/2043- 6262/5/4/043001.
11. Junwei Zhang, Saltzman M. Engineering biodegradable nanoparticles for drug and gene delivery. ResearchGate. Published March 2013.
12. Nurman  S,  Yulia  R,  Irmayanti,  Noor  E,  Sunarti  TC.  The  potential  of  arabica coffee  grounds  nanoparticles  as  an  active  compound  of  pharmaceutical preparations. IOP  Conference  Series:  Earth  and  Environmental  Science . 2020;425:012034. doi:10.1088/1755-1315/425/1/012034.
13. Murdock,  R.C.,  Braydich-Stole,  L.,  Schrand,  A.M.,  Schlager,  J.J.  &  Hussain, S.M. 2008, Characterization of Nanoparticle Dispersion in Solution Prior to In Vitro  Exposure  using  Dynamic  Light  Scattering  Tehnique.  Toxicol,  Sci,  101: 239-253.
14. Ngafif  Akhmad    et  al.  Optimasi  natrium  alginate  dan  kalsium  klorida  (CaCL 2 ) sebagai  agen  sambung  silang  nanopartikel  ekstrak  etanol  daun  katuk (sauropus  androgynous  (L)  Merr).B  I  M  F  I  Volume  2  no  1.Oktober  2020- Desember 2020.
15. Mardikasari  et  al.  Microencapsulation  of  Mefenamic  Acid  Microcapsules With Chitosan  and  Sodium  Alginate  as  Polymer  Using  Ionic  Gelation  Method. Jurnal  Farmasi  Galenika  (Galenika  Journal of  Pharmacy)  (e-Journal)  2020;  6 (2): 192 – 203. DOI:10.22487/j24428744.2020.v6.i2.14589.