OPTIMASI EMULGEL ZINC OXIDE NANOPARTIKEL
DENGAN CARBOPOL 940 SEBAGAI GELLING AGENT
DAN PROPILEN GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN DAN
UJI AKTIVITAS TABIR SURYA SECARA IN VITRO
SKRIPSI
Oleh:
VALENTINA HELDA ANDRIANY
K100140116
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2018
i
OPTIMASI EMULGEL ZINC OXIDE NANOPARTIKEL
DENGAN CARBOPOL 940 SEBAGAI GELLING AGENT
DAN PROPILEN GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN DAN
UJI AKTIVITAS TABIR SURYA SECARA IN VITRO
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai
Derajat Sarjana Farmasi (S. Farm) pada Fakultas Farmasi
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Di Surakarta
Oleh:
VALENTINA HELDA ANDRIANY
K100140116
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2018
ii
PENGESAHAN SKRIPSI
Berjudul:
OPTIMASI EMULGEL ZINC OXIDE NANOPARTIKEL
DENGAN CARBOPOL 940 SEBAGAI GELLING AGENT
DAN PROPILEN GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN DAN
UJI AKTIVITAS TABIR SURYA SECARA IN VITRO
Oleh:
VALENTINA HELDA ANDRIANY
K100140116
Dipertahankan di hadapan Panitia Penguji Skripsi
Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta
Pada tanggal: 26 Februari 2018
Mengetahui,
Fakultas Farmasi
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Dekan,
Azis Saifudin, Ph.D., Apt.
Pembimbing Utama
Erindyah Retno Wikantyasning, Ph.D., Apt
Penguji:
1. Gunawan Setiyadi, M.Sc., Apt. 1...................
2. Ika Trisharyanti DK., M.Farm., Apt. 2.....................
3. Erindyah Retno W., Ph.D., Apt. 3.....................
iii
DEKLARASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Saya bersedia dan sanggup menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku
apabila terbukti melakukan tindakan pemalsuan data dan plagiasi.
Surakarta, 23 Januari 2018
Peneliti
(Valentina Helda Andriany)
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul OPTIMASI EMULGEL ZINC OXIDE NANOPARTIKEL
DENGAN CARBOPOL 940 SEBAGAI GELLING AGENT DAN PROPILEN
GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN DAN UJI AKTIVITAS TABIR SURYA
SECARA IN VITRO. Skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
mencapai derajat Sarjana Farmasi (S. Farm) pada Fakultas Farmasi Universitas
Muhammadiyah Surakarta di Surakarta.
Penulis mendapatkan bimbingan, dukungan, dan bantuan dari berbagai
pihak dalam menyelesaikan skripsi ini, sehingga dalam kesempatan ini penulis
mengucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Azis Saifudin, Ph.D., Apt. selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Ibu Erindyah Retno Wikantyasning, Ph.D., Apt. selaku pembimbing skripsi.
3. Bapak Gunawan Setiyadi, M.Sc., Apt. selaku penguji pertama.
4. Ibu Ika Trisharyanti DK., M.Farm., Apt. selaku penguji kedua.
5. Bapak Dr. Muhtadi, M.Si. selaku pembimbing akademik.
6. Bapak/ibu dosen dan staf Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi.
7. Bapak/ibu laboran Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah memberikan bantuan selama penelitian.
8. Bapak, Ibu, dan adikku yang selalu memberi dukungan, motivasi, dan doa.
9. Teman-teman atas bantuan dan dukungan yang telah diberikan.
10. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam penelitian dan penulisan
skripsi ini.
Semoga semua bantuan yang telah diberikan mendapat ridho dari Allah
SWT. Penulis sadar bahwa skipsi ini jauh dari sempurna, sehingga sangat
diharapkan kritik dan saran yang membangun. Penulis berharap penelitian ini
v
bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan pada umumnya dan ilmu
kefarmasian pada khususnya.
Surakarta, 23 Januari 2018
Penulis,
Valentina Helda Andriany
vi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii
DEKLARASI .................................................................................................. iii
KATA PENGANTAR .................................................................................... iv
DAFTAR ISI ................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................x
DAFTAR SINGKATAN ................................................................................ xi
ABSTRAK ..................................................................................................... xii
ABSTRACT .................................................................................................. xiii
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................1
A. Latar Belakang Masalah ...................................................................1
B. Rumusan Masalah.............................................................................3
C. Tujuan ...............................................................................................3
D. Tinjauan Pustaka...............................................................................4
E. Landasan Teori .................................................................................8
F. Hipotesis ...........................................................................................9
BAB II. METODE PENELITIAN ..................................................................10
A. Kategori Penelitian .........................................................................10
B. Variabel Penelitian dan Definisi Operasional ................................10
C. Bahan dan Alat ...............................................................................10
D. Tempat Penelitian ...........................................................................11
E. Jalannya Penelitian .........................................................................11
BAB III. HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................16
A. Sintesis Zinc Oxide Nanopartikel ...................................................16
B. Karakterisasi Zinc Oxide Nanopartikel ..........................................16
C. Formulasi Sediaan ..........................................................................17
vii
D. Evaluasi Sediaan .............................................................................17
E. Prediksi Formula Optimum ............................................................29
BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................32
A. Kesimpulan .....................................................................................32
B. Saran ...............................................................................................32
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................33
LAMPIRAN ....................................................................................................38
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Pengaruh ukuran partikel dalam menyerap dan
menghamburkan sinar UV ................................................... 5
Gambar 2. Hasil sintesis zinc oxide nanopartikel ................................. 16
Gambar 3. Formulasi emulgel ............................................................... 17
Gambar 4. Contour plot daya pH emulgel zinc oxide nanopartikel ..... 19
Gambar 5. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap pH
emulgel zinc oxide nanopartikel .......................................... 19
Gambar 6. Contour plot viskositas emulgel zinc oxide nanopartikel ... 21
Gambar 7. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap
viskositas emulgel zinc oxide nanopartikel ......................... 21
Gambar 8. Contour plot daya lekat emulgel zinc oxide nanopartikel .. 22
Gambar 9. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap daya
lekat emulgel zinc oxide nanopartikel ................................. 22
Gambar 10. Contour plot daya sebar emulgel zinc oxide nanopartikel . 24
Gambar 11. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap daya
sebar emulgel zinc oxide nanopartikel ................................ 24
Gambar 12. Contour plot SPF emulgel zinc oxide nanopartikel ............ 27
Gambar 13. Interaksi level Carbopol 940 dan propilen glikol terhadap SPF
emulgel zinc oxide nanopartikel .......................................... 27
Gambar 14. Contour plot super imposed emulgel dengan Carbopol 940 dan
propilen glikol ..................................................................... 30
Gambar 15. Desirability formulasi emulgel dengan Carbopol 940 dan
propilen glikol ..................................................................... 30
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Rancangan desain faktorial berdasarkan Bolton and Bon (2016) 12
Tabel 2. Formula perbandingan Carbopol 940 dan propilen glikol dengan
metode desain faktorial ............................................................ 12
Tabel 3. Formulasi emulgel sesuai penelitian Kumar et al (2014) dan
Priani et al (2012) dengan modifikasi ...................................... 13
Tabel 4. Normalized product function untuk menghitung SPF (Sayre et al.,
1979)......................................................................................... 15
Tabel 5. Hasil pembacaan ukuran partikel ZnO nanopartikel dengan PSA 16
Tabel 6. Hasil uji pH .............................................................................. 18
Tabel 7. Hasil uji viskositas ................................................................... 19
Tabel 8. Hasil uji daya lekat ................................................................... 21
Tabel 9. Hasil uji daya sebar ................................................................. 23
Tabel 10. Perbandingan hasil uji aktivitas tabir surya basis emulgel dan
emulgel dengan penambahan ZnO NPs ................................... 25
Tabel 11. Hasil uji stabilitas fisik ............................................................. 28
Tabel 12. Kriteria nilai parameter respon ................................................ 29
Tabel 13. Prediksi formula optimum ........................................................ 31
Tabel 14. Verifikasi formula optimum ..................................................... 31
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Hasil pembacaan ukuran partikel dengan PSA ................... 38
Lampiran 2. Lanjutan hasil pembacaan ukuran partikel dengan PSA ..... 39
Lampiran 3. Lanjutan hasil pembacaan ukuran partikel dengan PSA ..... 40
Lampiran 4. Karakterisasi Zinc oxide nanopartikel ................................. 41
Lampiran 5. Evalusasi sediaan ................................................................. 41
Lampiran 6. Hasil uji aktivitas tabir surya basis emulgel ........................ 43
Lampiran 7. Hasil uji aktivitas tabir surya emulgel dengan penambahan
ZnO NPs .............................................................................. 44
Lampiran 8. Perbandingan hasil uji aktivitas tabir surya basis emulgel dan
emulgel dengan penambahan ZnO NPs .............................. 46
Lampiran 9. Hasil perhitungan t Test: Paired Two Sampes Means SPF basis
emulgel dibanding SPF emulgel dengan penambahan ZnO NPs 46
Lampiran 10. Hasil uji fisik prediksi formula optimum ............................ 48
Lampiran 11. Hasil uji aktivitas tabir surya prediksi formula optimum .... 48
xi
DAFTAR SINGKATAN
UV : Ultraviolet
ROS : Reactive Oxygen Spesies
ZnO NPs : Zinc Oxide Nanoparticles
SPF : Sun Protection Factor
A/M : Air dalam minyak
M/A : Minyak dalam air
UV-Vis : Ultraviolet-visible
xii
ABSTRAK
Radiasi sinar UV yang terlalu lama pada kulit dapat menyebabkan
timbulnya penyakit kulit seperti kanker kulit dan reaksi alergi pada cahaya. Untuk
itu dibutuhkan suatu produk yang dapat melindungi kulit dari radiasi sinar
matahari, yaitu tabir surya. Zinc oxide merupakan salah satu bahan yang
digunakan dalam produk tabir surya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
formula optimum dan aktivitas tabir surya emulgel zinc oxide nanopartikel
dengan Carbopol 940 sebagai gelling agent dan propilen glikol sebagai humektan.
Zinc oxide nanopartikel disintesis dengan metode sol-gel dan
dikarakterisasi dengan Particel Size Analyser (PSA). Zinc oxide nanopartikel
diformulasikan dalam emulgel. Empat formula emulgel dibuat dengan kombinasi
Carbopol 940 level rendah 0,5% atau level tinggi 2% dengan propilen glikol level
rendah 5% atau level tinggi 15% sesuai dengan metode desain faktorial. Evaluasi
sediaan meliputi penampakan fisik, pH, viskositas, daya lekat, daya sebar, dan
aktivitas tabir surya yang ditunjukkan dengan nilai SPF menggunakan
spektrofotometer UV.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata ukuran partikel zinc oxide
nanopartikel yang telah disintesis adalah 160 nm ± 15,49 dengan rata-rata ukuran
agregat 565,23 nm ± 311,10. Formula emulgel yang optimum mengandung
Carbopol 940 sebanyak 0,76% dan propilen glikol sebanyak 5,00%. Berdasarkan
uji verifikasi dari formula optimum, penampakan fisik emulgel berwarna putih
kekuningan, homogen, dan tidak terjadi pemisahan fase, pH sediaan sebesar 6,
viskositas 400 dPas, daya lekat 4,607 detik, daya sebar 3,817 cm. Emulgel dengan
penambahan 0,2% zinc oxide nanopartikel menunjukkan adanya aktivitas tabir
surya dengan SPF 5,875.
Kata kunci: emulgel, SPF, Zinc oxide Nanopartikel.
xiii
ABSTRACT
Long exposure of UV radiation on the skin can increase the risk of skin
diseases such as skin cancer dan photoallergic. So a product that can protect the
skin from UV radiation is needed, ie sunscreen. Zinc oxide is one of the materials
used in suncreen product formulation. The purpose of this study was to determine
optimum formula and sunscreen activity of emulgel zinc oxide nanoparticles with
Carbopol 940 as gelling agent and propylene glycol as humectant.
Zinc oxide nanoparticles were synthesized by sol-gel method and
characterized by Particle Size Analyser (PSA). Zinc oxide nanoparticles were
formulated in emulgel. Four emulgel formulas were prepared with combination
of 0,5% low level or 2% high level Carbopol 940 and 5% low level or 15% high
level propylene glycol according to factorial design method. Evaluation of the
emulgel included physical appearances, pH, viscosity, adhesive ability,
spreadability, and sunscreen acticity indicated by SPF using spectrophotometer
UV.
The results showed that the average particle size of zinc oxide
nanoparticles were 160 nm ± 15,49 and the aggregates were 565,23 nm ± 311,10.
The optimum emulgel formula contained 0,76% Carbopol 940 and 5,00%
propylene glycol. Based on the verification test of the optimum formula, the
physical appearances of the emulgel were yelowish-white, homogeneous, and no
phase seperation occured, pH 6, viscosity 400 dPas, adhesive ability 4,607 sec,
speadability 3,817 cm. Emulgel with addition 0,2% zinc oxide nanoparticles has
sunscreen activity with SPF 5,875.
Keyword: emulgel, SPF, Zinc oxide Nanoparticles.