Formulasi dan Evaluasi Hidrogel Mukoadhesif Metronidazol Menggunakan Kombinasi Kitosan dan Natrium Karboksimetilselulosa Menggunakan Desain Faktorial
Andhi Fahrurroji*, Agus Setyawan, Bambang Wijianto Prodi Farmasi, Fakultas Kedokteran, Universitas Tanjungpura, Pontianak
*Corresponding author: roji_apt@pharm.untan.ac.id
Submitted: 27 Februari 2019 Accepted: 25 Juni 2019 Published online: 31 juli 2019

## Abstract
Background :  Metronidazole  is  an  antibiotic  that  is  commonly  used  to  treat  Helicobacter  pylori  infection. Metronidazole  is  highly  soluble  in  acid.  In  order  to  optimize  the  solubility,  mucoadhesive  hydrogels  were formulated to maintain longer retention time in the stomach in order to optimize therapy for H.pylori infection. Objective : The purpose of this research was to obtain optimum formula of polymer hydrogels with  combination of chitosan and sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC) that could control in vitro release of metronidazole. Methods :  Prediction  of  the optimum formula  was conducted using  a factorial design  with Design  Expert  7.0.0 Trial software. Initial formula that was used to predict the optimum formula consisted of four formulas with the ratio  of  chitosan  and  sodium  carboxymethylcellulose  polymer  is  0.5:1.5;  1.0:1.5;  0.5:3.0;  and  1.0:3.0 respectively. Results :  Variations  in  the  concentration  of  Na-CMC  and  chitosan  could  influence  drug  release, namely  in  formula  I  with  drug  release  kinetics  following  higuchi  kinetics  and  release  mechanism  following fickian  diffusion  mechanism.  Whereas,  in  formula  4  the  physical  preparation  was  the  highest  mucoadhesive strength  compared  to  the  other  formulas  due  to  an  increase  in  the  concentration  of  chitosan  and  sodium carboxymethylcellulose.  So  that  the  combination  between  chitosan  and  Na-CMC  can  be  a  model  of metronidazole  release  from  the  matrix  hydrogel  which  ranges  from  55.633%  -  68.319%  in  240  minutes.  The observation  results  showed  the  optimum  formula  with  a  ratio  of  chitosan  and  sodium  carboxymethylcellulose polymers of 1.0% (chitosan) and 3.0% (sodium carboxymethylcellulose), with a response to developing ability of 96.95%;  mucoadhesive  strength  of  0.1911  N/cm2;  drug  release  of  67.457%.  Based  on  the  independent  test sample  t-test  on  the  SPSS  22  trial  program  explained  that  the  formula  of  the  observation  results  were  not significantly  different  from  the  predicted  results  (p-value  >  0.05). Conclusion :  The  results  showed  that  the factorial  design  method  can  be  used  to  determine  the  optimum  formula  for  metronidazole  mucoadhesive hydrogels.
Keywords : metronidazole, chitosan, sodium carboxymethylcellulose, hydrogels, factorial designs

## Abstrak
Pendahuluan :  Metronidazol  merupakan  suatu  antibiotik  yang  biasa  digunakan  dalam  mengobati  infeksi Helicobacter  pylori .  Metronidazol  mempunyai  kelarutan  yang  tinggi  dalam  asam.    Untuk  mengoptimalkan kelarutan tersebut maka dibuatlah hidrogel mukoadhesif yang dapat mempertahankan waktu tinggal di lambung lebih  lama  sehingga  terapi  infeksi H.pylori lebih  optimal. Tujuan :  untuk  mendapatkan  formula  optimum  dari hidrogel dengan kombinasi polimer kitosan dan natrium karboksimetilselulosa yang dapat mengontrol pelepasan metronidazol  secara in  vitro . Metode :  Metode  yang  digunakan  untuk  memprediksi  formula  optimum menggunakan  desain  faktorial.  Rancangan  formula  awal  untuk  memprediksi  formula  optimum  terdiri  dari  4 formula dengan perbandingan polimer kitosan dan  natrium karboksimetilselulosa  berturut-turut 0,5:1,5; 1,0:1,5; 0,5:3,0; dan 1,0:3,0. Hasil :  Variasi konsentrasi dari Na-CMC dan kitosan dapat mempengaruhi pelepasan obat, yakni  pada  formula  I  dengan  kinetika  pelepsan  obat  mengikuti  kinetika  higuchi  dan  mekanisme  pelepasan mengikuti  mekanisme  difusi  fickian.  Sedangkan,  pada  formula  4  memiliki  sediaan  fisik  yaitu  kekuatan mukoadhesif yang paling tinggi dibandingkan formula yang lain karena adanya peningkatan konsentrasi kitosan
dan  natrium karboksimetilselulosa (Na-CMC).  Sehingga kombinasi antara kitosan dan  Na-CMC dapat  menjadi model pelepasan  metronidazol dari  matriks  hidrogel  yakni pada rentang 55,633%  -  68,319% dalam waktu 240 menit.  Hasil  observasi  menunjukkan  formula  optimum  dengan  perbandingan  polimer  kitosan  dan  natrium karboksimetilselulosa  sebesar  1,0%  (kitosan)  dan  3,0%  (natrium  karboksimetilselulosa),  dengan  respon  untuk kemampuan mengembang sebesar 96,95%; kekuatan mukoadhesif sebesar 0,1911 N/cm2; pelepasan obat sebesar 67,457%.  Berdasarkan  uji  independent  sampel  t-test  pada  program  SPSS  22  trial  menjelaskan  bahwa  formula hasil  observasi  tidak  berbeda  siginifikan  dengan  hasil  prediksi  ( p-value >  0,05). Kesimpulan :  Hasil menunjukkan bahwa metode desain faktorial dapat digunakan untuk menentukan formula optimum dari hidrogel mukoadhesif metronidazol.
Kata kunci : metronidazol, kitosan, natrium karboksimetilselulosa, hidrogel, desain faktorial

## PENDAHULUAN
Ulkus  peptik  merupakan  suatu  keadaan  dimana terjadi  kerusakan  pada  lapisan  mukosa  sampai  dengan lapisan otot saluran cerna yang disebabkan oleh adanya peningkatan  bakteri Helicobacter  pylori ( H.  pylori ) yang  terdapat  di  dalam  lambung  (Aziz,  2002;  Zhang dkk.,  2005).  Di  negara  berkembang H.  pylori menginfeksi  orang  dewasa  sebanyak  80  -  90%  dari populasi dan sekitar 60 -  90% pasien  yang  mengalami tukak  lambung  terinfeksi  oleh H.  Pylori (Arora  dkk., 2012; Farida dkk., 2009).
Pengobatan  konvensional  seperti  sediaan  tablet dan  kapsul  dalam  mengatasi  infeksi H.  Pylori sering mengalami kegagalan yang disebabkan oleh permeabilitas  obat  yang  kurang  baik,  kadar  obat  yang sedikit  di  dalam  lambung  dimana  sediaan  obat  yang tepat  untuk  infeksi H.  pylori sediaan  yang  dapat mempertahankan  obatnya  lebih  lama  di  lambung karena H.  pylori tinggal  dalam  sel  epitel  mukosa lambung (De la Torre dkk., 2003).
Metronidazol  merupakan  salah  satu  antibiotik yang  digunakan  untuk  mengatasi  infeksi H.  Pylori (Lacy dkk., 2009; Rediguieri dkk., 2011). Metronidazol mempunyai kelarutan yang tinggi pada pH asam, yaitu 30,6 mg/mL pada pH 1 dan kelarutan yang rendah pada pH basa yaitu 11,6 mg/mL pada pH 7 (Rediguieri dkk., 2011).  Untuk  memaksimalkan  kelarutan  metronidazol yang tinggi di lambung dan waktu tinggal di lambung, maka  dikembangkan  sistem  penghantaran  obat gastroretentif dalam  bentuk sediaan  hidrogel. Hidrogel dapat  meregulasi  pelepasan  obat  melalui  perubahan volume gel  yang diinduksi oleh lingkungannya  seperti kondisi    pH,  sehingga  dapat  diterapkan  pada penghantaran    metronidazol    agar    terlepas  di lambung.
Selain
itu,
kitosan dan
natrium karboksimetilselulosa merupakan polimer yang memiliki sifat mukoadhesif (Tangri  &  Madhav, 2011).
Penelitian  sebelumnya  membuat  hidrogel  dengan polimer  kitosan,  polivinil  pirolidon,  dan  asam poliakrilat  dengan  bahan  aktif  klaritomisin  ternyata dapat  meningkatkan  waktu  tinggal  obat  tersebut  di lambung  sehingga  untuk  mengobati  infeksi H.  pylori pada  ulkus  peptik  lebih  optimal  (Gupta  dkk.,  2010). Hidrogel  yang  disintesis  dengan  bahan  dasar  kitosan dengan  penambahan  polivinil  alkohol  sebagai  agen penguat,  diperoleh  hidrogel  yang  dapat  mengembang pada  pH  1,2  dan  menyusut  pada  pH  7  (Gupta  dkk., 2010).
Penelitian menunjukan bahwa kitosan dan natrium karboksimetilselulosa  (Na-CMC)  mempunyai  sifat mukoadhesif  yang  baik.  Hidrogel  yang  dibuat  dari kitosan yang dikombinasikan dengan polivinil pirolidon  dan  asam  poliakrilat  ternyata  dapat memperpanjang  waktu  tinggal  klaritomisin  dan  dapat mengontrol  pelepasan  klaritomisin  sehingga  terapi infeksi H.  pylori lebih  optimal  (Tangri  &  Madhav, 2011).  Metronidazol  yang  didesain  menjadi  hidrogel mukoadhesif  dapat  meningkatkan  waktu  tinggalnya  di lambung  sehingga  diharapkan  terapi  infeksi H.  pylori dapat lebih optimal.

## BAHAN DAN METODE

## Bahan
Metronidazol  diperoleh  dari  Wuhan  Wuyao Pharmaceutical  dengan  nomor    batch:  C04-W103023, kalsium  klorida  diperoleh  dari  Merck  ,    kitosan    dari Biotech Surindo ddengan nomor batch
10A0215.F.HM.CHC,  natrium  karboksilmetilselulosa (Na-CMC) dari Brataco, asam klorida dari Merck, serta natrium klorida diperoleh dari Merck.

## Alat
Alat–alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  timbangan  analitik  (BEL  model  M254Ai), lemari asam (ESCO model EBC-4A0), magnetic stirrer (Schott  model  D-55122  Mainz),  pH  meter  (HANNA
tipe  HI98107),  mikropipet  (Socorex,  Acura  Manual
Model 815.0010Y),
spektrofotometer UV-Vis
(Shimadzu 2450 & Genesys 10s UV-Vis). Metodologi Pembuatan sediaan hidrogel metronidazol Variasi
konsentrasi dari natrium karboksimetilselulosa dan kitosan tertera pada Tabel 1. Larutan  Na-CMC  (Brataco)  dipersiapkan  dengan  cara melarutkan  Na-CMC  dengan  akuades  dan  dilanjutkan dengan  melakukan  pengadukan  dengan magnetic stirrer (Schott  model  D-55122  Mainz)  pada  suhu ruang.  Larutan  kitosan  dipersiapkan  dengan  cara melarutkan kitosan    dalam asam asetat 1%, setelah  itu dilakukan pengadukan dengan magnetic stirrer hingga kitosan terlarut sepenuhnya (Abu-Jdayil & Fara, 2013).
Sebanyak  250  mg  metronidazol  dilarutkan  dalam 10  mL dapar pH 1,2 kemudian ditambahkan ke dalam larutan  Na-CMC  dan  diaduk  selama  45  menit  untuk memfasilitasi penetrasi molekul metronidazol ke dalam larutan  Na-CMC.  Selanjutnya,  larutan  Na-CMC- Metronidazol diteteskan ke dalam larutan kitosan yang telah  mengandung  kalsium  klorida  (CaCl 2 ) 2% menggunakan hypodermic syringe 5 mL dan campuran diaduk  secara  konstan  dengan  kecepatan  100  rpm untuk membentuk kompleks kitosan–metronidazol–Na- CMC (Santoso,  2013).  Hidrogel  yang  terbentuk kemudian dikeringkan pada suhu kamar. Hidrogel yang telah  kering  selanjutnya  dipersiapkan  untuk  analisis lebih lanjut.
Tabel 1. Hasil pengujian profil hidogel mukoadhesif metronidazol Kode Formula Variabel Index Pengembangan (%/jam) Kekuatan Mukoadhesif (N/cm 2 ) Persentase kumulatif obat (t 240 ) (%) X 1 X 2 F1 -1 -1 60,691 ± 1,775 0,141 ± 0,007 68,319 ± 1,044 F2 1 -1 48,845 ± 1,186 0,164 ± 0,011 65,618 ± 2,307 F3 -1 1 139,667 ± 0,710 0,183 ± 0,005 55,633 ± 2,001 F4 1 1 96,583 ± 0,770 0,192 ± 0,006 66,672 ± 1,808 Level variabel Konsentrasi rendah (-1) Konsentrasi tinggi (1) Kitosan (%) 0,5 1 Na Karboksimetilselulosa (%) 1,5 3
Keterangan:  kitosan dilarutkan dalam 10  mL  larutan asam asetat 1%; natrium karboksimetilselulosa dilarutkan dalam 10 mL Akuades. Metronidazol yang digunakan sebanyak 250 mg: larutan CaCl 2 10 mL

## Pembuatan larutan dapar pH 1,2
Pembuatan  larutan  dapar  pada  pH  1,2  merujuk pada  ketentuan  yang  ditetapkan  pada  farmakope Indonesia  edisi  keempat  dengan  menggunakan  HCl pekat  sebanyak  7  mL  dilarutkan  dalam  500  mL akuades. NaCl sebanyak 2 g dilarutkan dalam 100 mL akuades.  Larutan  NaCl  kemudian  ditambahkan  ke dalam  larutan  HCl  dan  ditepatkan  dengan  akuades hingga  1  L.  Selanjutnya  campuran  tersebut  diukur pHnya menggunakan pH meter (DepKes RI, 1995) . Pengukuran kadar metronidazol
Pengukuran kadar metronidazol
dengan menggunakan spektrofotometer  UV-Vis  (Shimadzu 2450  &  Genesys  10s  UV-Vis  double  beam). Metronidazol  sebanyak 100 mg yang ditimbang secara seksama  terlebih  dahulu  dilarutkan  kedalam  larutan dapar  asetat  pH  1,2  dan  diaduk  selama  10  menit dengan kecepatan 500 rpm. Setelah terlarut seluruhnya larutan tersebut dibuat dalam  berbagai seri konsentrasi yakni  6,  9,  12,  15,  18  dan  21  ppm.  Pengukuran metronidazol  menggunakan  spektrofotometer  berada pada panjang gelombang maksimum 276,8 nm. Proses
pembuatan  seri  larutan  dan  pengukuran  untuk  kurva baku dilakukan repitisi 6x  yang dilakukan dari  larutan baku yang tersedia. Metode penetapan kadar ditetapkan dengan  melakukan  verifikasi  metode  yang  meliputi linearitas,  akurasi  dan  presisi.  Hasil  yang  diperoleh pada  pengukuran  tersebut  nilai  liniaritas  0,9997,  nilai akurasi  dan  presisi  berturut-turut  adalah  pada  rentang 98,124 - 100,198 dan 0,915 - 1,963.

## Uji kemampuan mengembang
Pengujian  kemampuan  mengembang  hidrogel dilakukan  dalam  dapar  pH  1,2  yang  menggambarkan kondisi cairan lambung.  Hidrogel yang telah dikeringkan ditimbang ± 5  mg dan ditempatkan dalam larutan  dapar  pada  suhu  kamar.  Sampel  di  keluarkan dari  larutan  dapar  pada  interval  waktu  1  jam  selama 8  jam perendaman. Kelebihan  air  hidrogel dibersihkan dari  permukaan  sampel  dengan  menggunakan  kertas saring,  kemudian  ditimbang  bobot  hidrogel  basah. Rasio  pengembangan  hidrogel  ditentukan  dengan persamaan 1 (He, 2007).
Rasio Pengembangan (%) = ( 𝐵𝑜𝑏𝑜𝑡 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡−𝐵𝑜𝑏𝑜𝑡 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑙𝑎−𝑚𝑢𝑙𝑎 𝐵𝑜𝑏𝑜𝑡 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑒𝑙 𝑀𝑢𝑙𝑎−𝑀𝑢𝑙𝑎 ) × 100% ..... (1) Uji kekuatan mukoadhesif Kekuatan
mukoadhesif diukur dengan menggunakan  modifikasi  keseimbangan  timbangan. Hidrogel  yang  diuji  ditempatkan  pada  mukosa  usus
sapi  yang terdapat didalam dapar.  Kemudian, pada sisi yang  lain  tambahkan  air  perlahan  dengan  kecepatan 100  tetes  per  menit.  Penambahan  air  dihentikan  saat hidrogel terlepas dari mukosa usus sapi. Berat air yang menyebabkan  terlepasnya  hidrogel  dihitung  sebagai berat air (g)  yang  ditentukan  berdasarkan  persamaan 2 dan 3 (Rajput dkk., 2010).
Daya Adhesi (N) = Berat air(g) 1000 × 9,81 ...............… (2) Kekuatan Mukoadhesif (N/cm 2 ) = Daya Adhesi (N) Luas Permukaan  (cm 2 ) ………........... (3)
Uji pelepasan obat secara in vitro
Tiap  formula  hidrogel  metronidazol  dilakukan  uji pelepasan  metronidazol  dari  polimer  hidrogel  dengan metode  uji  disolusi.  Digunakan  900  mL  larutan  dapar pH  1,2  dalam  gelas  beaker  dan  pengadukan menggunakan magnetic  stirrer dengan  kecepatan 100  rpm  pada  suhu  37  ±  0,5 o C.  Pengujian  dalam medium  pH  1,2  dilakukan  selama  4  jam.  Sampel larutan diambil pada menit ke-5, 10, 15, 30, 45, 60, 90, 120,  150,  180,  240  dan  dianalisis  menggunakan spektrofotometer  UV-Vis  pada  panjang  gelombang maksimum metronidazol. Hasil uji disolusi dimasukkan  ke  dalam  persamaan  orde  ke-nol,  orde kesatu  dan Higuchi untuk  melihat  kinetika  reaksi  obat serta  persamaan  Kosmeyer-Peppas  untuk  melihat mekanisme pelepasan obat (Déat-Lainé dkk., 2013; Lin dkk., 2005).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa  panjang gelombang  maksimum  metronidazol  yaitu  277  nm pada  pelarut  larutan  dapar  pH  1,2.  Data  panjang gelombang  maksimum  tersebut  digunakan  untuk membuat  kurva  baku  dalam  berbagai  konsentrasi sehingga  diperoleh  persamaan  yang  akan  digunakan untuk  menghitung  jumlah  obat  yang  dilepaskan  setiap satuan waktu tertentu.

## Uji kemampuan mengembang
Pengujian  kemampuan  mengembang  hidrogel dilakukan  dalam  medium    dapar  pH  1,2  yang menggambarkan  kondisi  medium  lambung  tanpa enzim.  Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui waktu pengembangan yang berkaitan dengan
kemampuan  hidrogel  dalam  mengontrol  pelepasan obat  dari  dalam  matriks  polimernya.  Hasil  pengujian (Gambar  1)  menunjukan  bahwa  lama  pengembangan hidrogel  berbanding  lurus  dengan  kemampuan pengembangan hidrogel,  semakin lama  waktu pengembangan akan meningkatkan persen pengembangan  dari  hidrogel.  Adanya  penetrasi  air secara  bebas  ke  dalam  hidrogel  mengakibatkan  air memenuhi  pori-pori  yang  terdapat  pada  hidrogel sehigga  akan  memperbesar  derajat  pengembangannya (Meng  dkk.,  2011).  Formula  3  dan  4  menunjukan bahwa terjadi peningkatan yang signifikan pada 3 jam pertama yang selanjutnya diikuti dengan melambatnya pengembangan  dan  pengembangan  stabil  setelah pengujian  memasuki  jam  ke-7.  Peristiwa  ini  diawali dengan  dengan  terjadinya  proses  hidrasi  ke  dalam rantai  polimer  (Hoffman,  2012).  Adanya    penetrasi medium  asam  ke  dalam rangka polimer pada waktu awal pengujian yang secara langsung akan mengakibatkan  protoniasasi  gugus  amin  primer (-NH 3 + )  pada  kitosan  sehingga terjadinya gaya tolak- menolak didalam   rangka   kitosan, muatan positif dari kitosan yang terbentuk dapat menyebabkan melemahnya interaksi dengan  gugus  karboksil Na-CMC,  hal  inilah  yang  menyebabkan  terjadinya pengembangan  yang cukup  signifikan pada  jam ke-3. Persamaan  faktorial  untuk  respon  kemampuan mengembang  dapat  di  lihat  pada  persamaan  4. Berdasarkan persamaan 4 tersebut, Na-CMC mempunyai  pengaruh  yang  lebih  besar  dalam menurunkan  kemampuan  mengembang  dan  interaksi antara  kitosan  dan  Na-CMC  dapat  menurunkan kemampuan mengembang hidrogel.
Kemampuan mengembang =  -0,710 + 3,141  A + 5,791  B - 3,209 A..........................(4) Ket:  A = Proporsi Kitosan B = Proporsi Na-CMC
Gambar 1. Grafik hasil uji pengembangan hidrogel metronidazol dalam dapar asetat pH 1,2

## Uji kekuatan mukoadhesif
Hasil pengujian  memperlihatkan  bahwa  formula  4 mempunyai  kekuatan  mukoadhesif  paling  besar.  Pada Gambar  2  memperlihatkan  bahwa  dengan  adanya
peningkatan  konsentrasi  kitosan  dan  Na-CMC  dapat meningkatkan  kekuatan  mukoadhesif.  Persamaan faktorial  respon  kekuatan  mukoadhesif  dapat  dilihat pada persamaan 5.
Kekuatan Mukoadhesif =  +0,061 + 0,075 A + 0,037 B – 0,018 AB...........(5)
Ket: A = Proporsi Kitosan B = Proporsi Na-CMC
Berdasarkan  persamaan  5  menunjukan  bahwa  dengan adanya  peningkatan  konsentrasi  kitosan  dan  Na-CMC dapat  meningkatkan  kekuatan  mukoadhesif  secara signifkan (p-value <  0,05). Hal  ini  sesuai dengan  hasil penelitian  menggambarkan  formula  4  lebih  besar kekuatan mukoadhesif daripada formula 1, 2 dan 3. Hal ini terjadi karena kitosan bersifat kationik dan memiliki gugus  -NH 2 yang  mana  pada  kondisi  asam  akan terprotonasi  membentuk  -NH 3 + yang  dapat  berikatan dengan glikoprotein mukus yang bersifat anionik (asam sialat)  serta  permukaan  sel  mukosa  yang  bermuatan negatif  sehingga  membentuk  ikatan  ionik  yang  kuat. Kitosan  juga  berikatan  hidrogen  antara gugus hidrogel
pada  kitosan  dengan  senyawa  penyusun  mukosa lainnya (Deacon dkk., 2000). Na-CMC memiliki gugus –COO–  yang  pada  suasana  asam  akan  berada  dalam bentuk  molekul  sehingga  ikatan  yang  terjadi  antara Na-CMC  dengan  komponen  mukosa  adalah  ikatan hidrogen  (El  Kamel  dkk.,  2002).  Namun  dengan adanya interaksi antara kedua polimer dapat menurunkan kekuatan mukoadhesif. Hal ini disebabkan oleh  terbentuknya  ikatan  gaya  elektrostastik  antara kitosan  dan  Na-CMC  yang  akan  mengurangi  ikatan polimer  dengan  mukosa  lambung  (El  Kamel  dkk., 2002).
Gambar 2. Diagram hasil uji kekuatan mukoadhesif pada berbagai seri konsentrasi kitosan dan natrium karboksimetilselulosa pada berbagai formula
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 2 4 6 8 % P e n ge m b an ga n (% ) Waktu (Jam) F1 F2 F3 F4 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 F1 F2 F3 F4 K e ku at an M u co ad h e si f N/ C m 2

## Uji Pelepasan Obat
Uji  pelepasan  obat  ini  menggunakan  alat  disolusi yang  dimodifikasi  dan  medium  disolusi  yang digunakan  adalah  dapar  pH  1,2  yang  menggambarkan
kondisi  cairan  lambung.  Data  profil  pelepasan metronidazol  dari  matriks  hidrogel  terhadap  waktu ditunjukan pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik hubungan antara profil obat terdisolusi dengan lama uji disolusi
Hasil penelitian (pada Tabel 1) menunjukan bahwa pelepasan  obat  paling  tinggi  yaitu  pada  formula  1 sebesar  68,31%  dan  paling  rendah  pada  formula  3 sebesar  55,63%  selama  4  jam  pengujian.  Perbedaan yang  terjadi  antar  formula  dapat  dikarenakan  adanya variasi  rasio  konsentrasi  polimer  yang  digunakan. Semakin  kecil  konsentrasi  kitosan  dan  Na-CMC semakin  besar  obat  yang  akan  terlepas  dari  matriks hidrogel. Pelepasan metronidazol dari matriks hidrogel dikendalikan  oleh  kinetika Higuchi .  Hal  ini  dapat dilihat  nilai  r 2 pada  Tabel  2  yang  mendekati  1  pada formula  1  sampai  formula  4.  Kinetika Higuchi mengambarkan  bahwa  jumlah  obat  yang  terlepas sebanding  dengan  akar  waktu  dengan  mekanisme pelepasan  secara  difusi Fickian (Komariah,  2012).
Matriks  hidrogel  yang  digunakan  juga  termasuk matriks  hidrofilik  yang  dapat  mengembang  pada medium asam, membentuk lapisan gel yang memungkinkan  obat  dapat  berdifusi  keluar  melalui lapisan  tersebut.  Semakin  lama  kecepatan  pelepasan obat semakin menurun, hal ini disebabkan karena jarak difusi  obat  dalam  pori-pori  sediaan  semakin  besar, sehingga  membutuhkan  waktu  yang  lebih  lama  untuk membawa  obat  keluar  dari  matriks  (Banakar,  1992). Nilai  eksponen  pelepasan  obat  (n)  pada  persamaan Korsmeyer-Peppas menggambarkan mekanisme pelepasan  obat  yang  dialami  oleh  sediaan  tersebut. Tabel  3  memperlihatkan  bahwa  mekanisme  pelepasan obat pada sediaan dikendalikan oleh difusi Fick karena nilai  n < 0,5.
Tabel 2. Parameter pelepasan obat dari hidrogel ; n=3 Formula Orde Nol Orde Satu Higuchi k (menit -1 ) r 2 k (menit -1 ) r 2 k (menit -1 ) r 2 1 0,154 ± 0,001 0,715 ± 0,034 0,003 ± 0,000 0,641 ± 0,031  3,0050 ± 0,0185 0,8741 ± 0,0257 2 0,864 ± 0,612 0,717 ± 0,093 0,004 ± 0,001 0,545 ± 0,081  3,5562 ± 0,3636 0,8651 ± 0,0766 3 0,169 ±0,007 0,876 ± 0,035 0,005 ± 0,000 0,753 ± 0,068  3,1390 ± 0,1242 0,9684 ± 0,0199 4 0,203 ± 0,008 0,692 ± 0,031 0,005 ± 0,000 0,756 ± 0,020  3,9887 ± 0,1610 0,8549 ± 0,0278
Keterangan: n: jumlah data; r 2 : koefisien determinasi; k: konstanta pelepasan obat
Tabel 3. Hasil perhitungan model pelepasan berdasarkan persamaan kosmeyer peppas; n=3
Formula Kosmeyer Peppas k (menit -1 ) r 2 n b 1 0,0014  ± 0,0000 0,9538 ± 0,0106 0,2226 ± 0,0007 2 0,0021  ± 0,0004 0,8916 ± 0,0619 0,3653 ± 0,0515 3 0,0022  ± 0,0001 0,9736 ± 0,0259 0,3437 ± 0,0072 4 0,0023  ± 0,0001 0,927 ± 0,014 0,4023 ± 0,0000
Keterangan: n: jumlah data; nb: koefisien difusi; r 2 : koefisien determinasi; k: konstanta pelepasan
Dengan  demikian,  pelepasan  obat  terjadi  melalui difusi  medium  disolusi  ke  dalam  matriks  hidrogel (Setiastuti, 2011). Ketika medium disolusi berpenetrasi ke  dalam  matriks  hidrogel,  jaringan  tiga  dimensi hidrogel  mengalami  relaksasi,  selanjutnya  hidrogel akan  mengembang  sehingga  medium  yang  masuk  ke dalam  matriks  dapat  membawa  obat  keluar  melalui pori-pori matriks hidrogel secara difusi.
Persamaan  faktorial  untuk  respon  %  pelepasan obat  ditunjukan  pada  persamaan  6.  Berdasarkan persamaan  6  tersebut,  adanya  penurunan  konsentrasi kitosan dan Na-CMC dapat meningkatkan % pelepasan obat,  akan  tetapi  adanya  interaksi  kedua  polimer tersebut  dapat  menurunkan  %    pelepasan  obat  secara signifikan ( p-value < 0,05).
Pelepasan obat = 97,44536 – 32,88108 A  -17,61726 B  + 18,31983 AB.......................................................(6)
Keterangan : A = Proporsi kitosan B = proporsi Na-CMC

## Penentuan dan pengujian formula optimum
Hasil  analisis  regresi  desain  faktorial  (Tabel  4) pada  parameter  uji  indeks  pengembangan,  kekuatan mukoadhesif,  dan  persentase  pengambangan  (t 240 )
menunjukkan  bahwa  persamaan  memiliki  hubungan yang  linear dengan perubahan konsentrasi dari polimer yang digunakan ditunjukkan dengan nilai r 2 ≤ 0,9.
Tabel 4. Hasil analisis regresi desain faktorial Koefisien B0 b1 b2 b12 R2 Indeks Pengembangan (%/Jam) -0,710 3,141 5,791 -3,209 0,999 Kekuatan Mukoadhesif (N/Cm 2 ) 0,061 0,075 0,037 -0,018 0,912 pelepasan Obat t 240 (%) 97,44536 32,88108 -17,61726 18,31983 0,915
Data-data hasil pengujian respon kemudian diolah dengan  menggunakan  program Desain  Expert  7.0.0. Program  ini  akan  memprediksikan  kombinasi  terbaik dari  komponen-komponen  yang  dioptimasi  yaitu kitosan  dan  Na-CMC . Formula  optimum  yang disarankan  oleh  desain  adalah  kitosan  1%:  Na-CMC 3%.  Pengujian  parameter  formula  hidrogel  optimum
bertujuan untuk mengetahui apakah hasil parameter uji meliputi kemampuan mengembang, kekuatan mukoadhesif, dan pelepasan obat yang diperoleh sesuai dengan  hasil  prediksi  dari  program.  Hasil  pengujian dan  analisis  parameter  hidrogel  optimum  dengan perbandingan  polimer  kitosan  –  Na-CMC  =  1%  :  3% dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel  5 . Hasil  pengujian  dan  analisis  parameter  formula  optimum; n = 3 ± SD
Keterangan:  n: jumlah data; PI: prediction interval
Berdasarkan hasil uji beda menggunakan independent  sample  t-test pada  Tabel  4.  menunjukkan bahwa  nilai  aktual  dan  nilai  prediksi  dari  setiap parameter  uji  yang  dihasilkan  oleh  formula  optimum
tidak  berbeda  signifikan  dikarenakan  nilai p-value > 0,05. Hal  ini  mengindikasikan  bahwa persamaan  yang disarankan  oleh  program  dengan  metode  desain faktorial  dapat  memprediksi  nilai-nilai  yang  akan
Parameter
Hasil Prediksi
95% PI low 95% PI high Hasil Uji Signifikansi Kemampuan Mengembang (%) 96,582 95,42 97,74 96,562 ± 0,047 p > 0,05 Kekuatan mukoadhesif (N/cm 2 ) 0,192 0,18 0,20 0,190 ± 0,004 p > 0,05 Pelepasan obat (%) 66,672 3,71 4,27 67,457 ± 2,427 p > 0,05
dihasilkan  oleh  setiap  respon  pada  formula  optimum hidrogel.

## KESIMPULAN
Variasi konsentrasi
dari natrium karboksimetilselulosa dan kitosan dapat mempengaruhi profil  fisikokimia  dari  sediaan  hidrogel  mukoadhesif metronidazol.  Variasi  tersebut  dapat  mempengaruhi pelepasan  obat  yakni  pada  formula  I  dengan  kinetika pelepasan  obat  mengikuti  kinetika Higuchi dan mekanisme  pelepasan  mengikuti  mekanisme  difusi fickian. Sedangkan, pada formula 4 memiliki sifat fisik yaitu  kekuatan  mukoadhesif  yang  paling  tinggi dibandingkan  formula  yang  lain  karena  adanya peningkatan konsentrasi kitosan dan natrium karboksimetilselulosa.  Kombinasi  antara  kitosan  dan Na-CMC  dapat  mengontrol  pelepasaan  metronidazol dari  matriks  hidrogel  yakni  pada  rentang  55,633%  - 68,319%  dalam  waktu  240  menit.  Formula  optimum hidrogel  memiliki  nilai  respon  yang  tidak  berbeda signifikan  dengan  nilai  observasi  (p  ≥  0,05)  dengan komposisi  optimum  kombinasi  formula  berturut-turut kitosan  dan  Na  karboksimetilselulosa  adalah  1%  serta 3%.  Hasil  tersebut  menunjukkan  bahwa  metode desain  faktorial  dapat  digunakan  untuk  menentukan formula optimum dari hidrogel mukoadhesif metronidazol.

## DAFTAR PUSTAKA
Abu-Jdayil,  B.  &  Fara,  D.  A.  (2013).  Modification  of the  Rheological  Behaviour  of  Sodium  Alginate by Chitosan and Multivalent Electrolytes. Italian
Journal of Food Science; 25; 196–201.
Arora,  S.,  Bisen,  G.  &  Budhiraja,  R.  (2012).
Mucoadhesive  and  Muco-penetrating  Delivery
Systems  for  Eradication of Helicobacter  Pylori . Asian  Journal  of  Pharmaceutical  Sciences;  6;
18-30.
Aziz, N. (2002). Peran Antagonis Reseptor H-2 Dalam Pengobatan  Ulkus  Peptikum. Sari  Pediatri;  3,
222-226.
Banakar,  U.  V.  (1992).  Pharmaceutical  Dissolution
Testing. New York: Marcel Decker Inc.
De  La  Torre,  P.  M.,  Enobakhare,  Y.,  Torrado,  G.  &
Torrado, S. (2003). Release of Amoxicillin from Polyionic Complexes of Chitosan and Poly(Acrylic  Acid).  Study  of  Polymer/Polymer and  Polymer/Drug  Interactions  within  the Network  Structure. Biomaterials;  24; 1499– 1506.
Deacon,  M.  P.,  McGurk,  S.,  Roberts,  C.  J.,  Williams, P. M., Tendler, S. J., Davies, M. C., Davis, S. S. &  Harding,  S.  E.  (2000).  Atomic  Force Microscopy  of  Gastric  Mucin  and  Chitosan Mucoadhesive  Systems. Biochemical  Journal; 348; 557-563.
Déat-Lainé,  E.,  Hoffart,  V.,  Garrait,  G.,  Jarrige,  J.  F., Cardot,  J.  M.,  Subirade,  M.,  &  Beyssac,  E. (2013).  Efficacy  of  Mucoadhesive  Hydrogel Microparticles of Whey Protein and Alginate for
Oral Insulin Delivery. Pharmaceutical
Research; 30; 721-734. El Kamel, A. H., Sokar, M. S., Naggar, V. F. & Gamal, S.A.  (2002).  Bioadhesive  Controlled  Release Metronidazol Vaginal Tablets. Acta
Pharmaceutica; 52; 171–179.
Farida,  A.,  Unita,  M.,  Yulianita,  F.,  Azhar,  M.  B.  &
Yuwono.  (2009).  Sensitifitas  dan  Spesifisitas Pemeriksaan  Helicobacter  Pylori  pada  Saliva Penderita  Gastritis Kronik  dengan  PCR. Majalah Patologi Indonesia; 17; 17-20.
Gupta,  A.  K.,  Maurya,  S.  D.,  Dhakar  &  Singh,  R.  D., (2010).  pH-Sensitive  Interpenetrating  Hydrogel for Eradication of Helicobacter Pylori. International Journal of Pharmaceutical
Sciences and Nanotechnology; 3; 924-932.
He, X. S., Liao, Z. W., Huang, P. Z., Duan, J. X., Ge, R.  S.,  Li,  H.  B.  &  Geng,  Z.  C.  (2007). Characteristics   and   Performance   of   Novel Water-Absorbent      Slow      Release      Nitrogen Fertilizers. Agricultural  Sciences  in  China;  6; 338-346.
Hoffman,  A.  S.  (2012).  Hydrogels  for  Biomedical Applications. Advanced Drug Delivery Reviews; 64; 18-23.
Komariah, E. (2012). Pengembangan Granul
Mukoadhesif  Diltiazem  Tertahan  Di  Lambung
Menggunakan  Eksipien  Koproses  Karagenan dan  Pragelatinasi  Pati  Singkong  Propionat.
Tesis; Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia, Jakarta.
Lacy,  C.  F.,  Amstrong,  L.  L.,  Goldman,  M.  P.  & Lance,  L.  L.  (2009).  Drug  Information Handbook, 1st ed, Lexi Comp’s Drug Information Handbooks. USA: Lexi-Comp Inc.
Lin, Y. H., Liang, H. F., Chung, C. K., Chen, M. C. &
Sung,  H.  W.  (2005).  Physically  Crosslinked Alginate/N,O-carboxymethyl
Chitosan Hydrogels  with  Calcium  for  Oral  Delivery  of Protein Drugs. Biomaterials; 26; 2105–2113.
Meng,  X.,  Li,  P.,  Wei,  Q.,  Zhang,  H.-X.  (2011).  pH Sensitive  Alginate-chitosan  Hydrogel  Beads  for Carvedilol Delivery. Pharmaceutical Development and Technology; 16; 22–28.
Rajput,  G.  C.,  Dr.  Majmudar,  F.  D.,  Dr.  Patel,  J.  K.,
Patel,  K.  N.,  Thakor,  R.  S.,  Patel,  B.  P.  &
Rajgor,  N.  B.  (2010).  Stomach  Specific Mucoadhesive  Tablets  as  Controlled  Drug Delivery System - A Review Work.
International  Journal  on  Pharmaceutical  and Biological Research; 1; 30–41.
Rediguieri, C. F., Porta, V. G., Nunes, D. S., Nunes, T. M.,  Junginger,  H.  E.,  Kopp,  S.,  Midha,  K.  K.,
Shah, V. P., Stavchansky, S., Dressman, J. B. & Barends,  D.  M.  (2011).  Biowaiver  Monographs for  Immediate  Release  Solid  Oral  Dosage Forms: Metronidazole. Journal of Pharmaceutical Sciences; 100; 1618–1627.
Depkes  RI.  (1995).  Farmakope  Indonesia,  4th  ed.
Jakarta: Depkes RI.
Santoso, I. L. (2013). Preparasi dan Evaluasi Hidrogel Natrium  Diklofenak  dengan  Kitosan  dan Natrium  Alginat. Skripsi; Fakultas  Farmasi Universitas Widya Mandala, Surabaya.
Setiastuti,  A.  D.  (2011).  Preparasi  dan  Karakterisasi Kitosan  Suksinat  sebagai  Matriks  pada  Granul Lepas  Lambat  Mukoadhesif. Skripsi; Fakultas Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam Universitas Indonesia, Jakarta.
Tangri,  P.  &  Madhav,  N.  V.  S.  (2011).  Oral
Mucoadhesive Drug Delivery Systems. International  Journal  of  Biopharmaceutics;  2;
36-46.
Zhang, Y., Argent, R. H., Letley, D. P., Thomas, R. J. & Atherton, J. C. (2005). Tyrosine Phosphorylation of CagA from Chinese Helicobacter  Pylori Isolates  in  AGS  Gastric Epithelial Cells. Journal of Clinical Microbiology; 43, 786-790.