- Information
- AI Chat
Kai SSA - Makalah mengenai Spektrofotometri Serapan Atom
Universitas Jenderal Soedirman
Preview text
TUGAS TERSTRUKTUR KIMIA ANALISIS INSTRUMEN
SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA)
JURUSAN FARMASI
FAKULTAS ILMU-ILMU KESEHATAN
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
PURWOKERTO
2021
I. PENDAHULUAN
Ketika metode Heavy Metal USP pertama kali diterbitkan, sebagian besar mengarah pada unsur-unsur terkait dengan antimon (Sb), arsen (As), kadmium (Cd), tembaga(Cu), besi (Fe), timbal (Pb) dan seng (Zn), tidak ada validasi yang dilakukan, dan metode ini dimaksudkan hanya sebagai skrining alat. Bahkan, tidak ada informasi spesifik elemen yang disediakan oleh USP 231, dan informasi kuantitatif juga tidak disediakan. Selain itu, USP 231 tidak jelas penggambaran elemen yang diharapkan untuk dideteksi. Tidak ada definisi yang disepakati secara internasional tentang sebuah "heavy metal", sangat memperumit pemahaman dan penggunaan USP 231. (Abernetly, 2010) Sebagai teknik instrumental modern yang telah berkembang memberikan elemen informasi spesifik dan kuantitatif mengenai konten logam (termasuk logam transisi, logam lain atau tran-logam sisi, logam alkali, logam alkali tanah, transisi dalam elemen) dan metaloid (boron (B), silikon (Si), germanium (Ge),arsen (As), antimon (Sb), telurium (Te), polonium (Po)) diobat-obatan. Teknik ini lebih cepat dan lebih spesifik memberikan informasi yang berkaitan dengan kandungan unsur farmasi.. Ahli kimia analitik lebih sering beralih ke penggunaan teknik spektroskopi atom untuk memberikan informasi kritis kation terkait kandungan logam dan metaloid di semua fase dari proses pengembangan obat (Lewen, 2010) Macam-macam teknik spektroskopi yaitu flame atomic absorption spectrometry (FAAS), graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS), inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-AES) dan inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) telah digunakan selama bertahun-tahun dan digunakan untuk analisis logam dan metaloid dalam berbagai jenis sampel. (Beauchemin, 2006) Teknik-teknik atom yang lebih umum FAAS dan GFAAS, berdasarkan Hukum Beer – Lambert, telah digunakan lebih lama untuk analisis logam dan logam loids dalam obat-obatan dari pada ICP-AES atau ICP-MS. FAAS umumnya lebih murah dan juga membutuhkan lebih sedikit tingkat keahlian untuk seorang analis daripada GFAAS. Analisis yang dilakukan menggunakan FAAS bisa lebih cepat daripada itu dilakukan menggunakan GFAAS yang lebih memakan waktu. Terlepas dari tekniknya, baik FAAS maupun GFAAS membutuhkan penggunaan HCl atau electrodeless discharge lamp (EDL) untuk setiap analisis. ICP-AES dan ICP-MS mampu dengan cepat menganalisis multi elemen. Keterampilan analis untuk ICP-AES dan ICP-MS lebih besar daripada FAAS atau GFAAS, dengan ICP-MS membutuhkan
menggunakan preparasi sampel ini, pelarut tidak boleh mengkontaminasi sampel. Saat menggunakan pengenceran langsung untuk persiapan sampel untuk analisis, analis harus berhati-hati untuk tidak memasukkan kontaminan potensial melalui pelarut yang digunakan. Pelarut organik umumnya tidak tersedia dengan konsentrasi logam dan metaloid yang rendah, sehingga harus berhati-hati saat memilih pelarut organik untuk pengenceran sampel secara langsung(Lewen, 2011).
Obat/pengaplikasiannya Analit Teknik Preparasi Sampel
Cleaning Validation swab (Lewen & Nugent, 2010)
Li ICP-AES Destruksi asam dengan menggunakan asam nitrat
Natrium fosinopril (Lewen et al., 1995)
Pd ICP-MS Pengenceran langsung dalam larutan 25% 2-butoksietanol/air
Tablet yang mengandung unsur P,F, dan Cl (St-Onge et al., 2002)
P,F,Cl LA-ICP-MS Tidak dilakukan preparasi sampel-sampel padat
Tablet dan magnesium stearat (St-Onge et al., 2005)
Mg LIBS Tidak dilakukan preparasi sampel - sampel padat
Enalapril maleat (Resano et al., 2003)
Pd GFAAS Dilarutkan dalam pelarut. Awalnya sampel ditambahkan H2SO4 kemudian dipanaskan pada suhu 400°C selama 60 menit, lalu didinginkan dan ditambahkan H2O2 dan aqua regia. Selanjutnya diencerkan dengan menggunakan Mili-Q Water
Magnesium sulfat (Figueiredo et al., 2007)
Sb FAAS Sampel diencerkan dengan perbandingan 1: menggunakan 1 M HCl dan ditambahkan dengan 5% (m/v)
KI untuk reduksi Sb(V) Tabel 1. Preparasi sampel
Pemilihan teknik preparasi yang tepat sangat bergantung pada matriks sampel, instrumen yang tersedia di laboratorium, banyaknya sampel, analit, dan sensitivitas metode. Dengan banyaknya teknik preparasi yang berbeda-beda membuat lebih mudah memilih metode yang cocok untuk analisis. Ketika melakukan validasi metode untuk jumlah elemen yang sangat kecil sangat penting untuk mengikuti petunjuk dari ICH dan USP. di antara faktor yang harus ada dalam validasi metode adalah sensitivitas, akurasi, presisi, dan ketahanan. Hal yang sangat penting baik pada konsentrasi rendah maupun tinggi adalah adanya gangguan spektral yang dapat menyebabkan hasil yang tidak valid (Lewen, 2011).
2 Teknik Prinsip dasar Spektroskopi Serapan Atom adalah interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan sampel (Khopkar, 1990). SSA merupakan metode yang sangat tepat untuk analisis zat/atom pada konsentrasi rendah. Teknik-teknik ini didasarkan pada emisi dan absorbansi dari uap atom kerja SSA adalah berdasarkan atas penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi atom bebas dengan menggunakan nebulizer. Atom tersebut mengabsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katoda (Hollow Chatode Lamp) yang mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi diukur pada panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya (Darmono, 1995). Bila atom dari suatu unsur pada keadaan dasar (ground state) dikenai radiasi akan menyerap energi dan mengakibatkan elektron pada kulit terluar naik ke tingkat energi lebih tinggi disebut keadaan tereksitasi (exited state). Perbedaan energi antara keadaan dasar dan keadaan tereksitasi sama dengan besarnya energi yang diserap (Hayati dan Dewi, 2009).
2.2 Flame AAS (FAAS)
pada dinding ataupun pada peron dari tanur grafit/ graphite furnace (L’vov peron). Di dalam furnace terdapat sel sampel, atom netral atau molekul yang tereksitasi dari keadaan dasar ketika tabung dipanaskan, sehingga sampel juga panas. Pemanasan dilakukan tergantung pada sifat sampel. Pemanasan yang dilakukan sudah termasuk pengeringan, pengarangan atau pengaburan, atomisasi, dan pembersihan. Pada tahap atomisasi, tungku dipanaskan dengan cepat hingga suhu tinggi (biasanya ke lampu pijar), seringkali dalam kisaran 2500-2700◦C. Sinyal absorpsi transien yang dipancarkan oleh sampel dalam tabung dihasilkan oleh analit yang diatomisasi dan diukur. GFAAS memiliki sensitivitas dan limit deteksi yang 20–1000 kali lebih baik dari FAAS. Perbedaan sensitivitas ini disebabkan oleh perbedaan densitas atom selama pengukuran yang terbentuk. Meskipun demikian, tingginya sensitivitas GFAAS memberikan dampak negatif yaitu tingginya gangguan saat analisis, penyiapan sampel yang lama dan waktu analisis yang relatif lama dibandingkan FAAS (Beaty & Kerber, 1993; Lewen, 2011).
2.2 Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES)
ICP-AES menggunakan plasma argon untuk eksitasi dan mengionisasi unsur dalam sampel tertentu. Suhu plasma umumnya berkisar antara 6000 sampai 10. Nebulizer menyedot sampel ke dalam plasma sehingga dihasilkan droplet yang melewati spray chamber dan tabung tengah obor konsentris. Pada suhu tinggi plasma, sampel akan mengalami desolvasi, penguapan, atomisasi dan ionisasi serta terjadi tumbukan ion dan elektron plasma argon sehingga akan mengionisasi dan mengeksitasi atom
analit. Atom akan memancarkan cahaya yang sesuai dengan transisi energi untuk analit tertentu dan intensitas cahaya yang dipancarkan sebanding dengan konsentrasi analit. Pemilihan panjang gelombang analit sangat penting karena ada banyak jalur emisi potensial (Lewen, 2011).
2.2 Inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS)
Sama seperti di ICP-AES, ICP-MS menggunakan plasma argon untuk mengeksitasi dan mengionisasi unsur dalam sampel tertentu. Perbedaannya dengan ICP-AES yaitu ICP-MS menggunakan spektrum massa, bukan deteksi berbasis panjang gelombang. Sampel direduksi menjadi komponen ioniknya karena panas dari plasma argon. Ion yang dihasilkan akan masuk ke spektrometer massa dan nantinya dipisahkan oleh medan magnet berdasarkan pada rasio massa terhadap muatan (m/z). Rentang massa untuk ICP-MS biasanya dari 6-20 amu, sehingga ICP-MS memiliki lebih sedikit potensi gangguan dibandingkan ICP- AES. Gangguan di ICP-MS biasanya disebabkan oleh pembentukan multiply charged ions, oksida dan gangguan isobarik poliatomik yang terbentuk di plasma. Dengan dilakukan pengoptimalan parameter instrumen dapat mengurangi bahkan menghilangkan gangguan tersebut (Lewen, 2011).
2.2 Solid analysis techniques: laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) and laser ablation ICP-MS (LA-ICP-MS) LIBS dan LA-ICP-MS dapat digunakan dalam analisis sampel padat dengan adanya laser. Pada LIBS, laser difokuskan pada permukaan sampel padat, nantinya sampel akan menguap dan menghasilkan muatan netral dan ionik dalam keadaan tereksitasi. Seperti ICP-AES, LIBS juga berbasis
tahap pengembangan untuk senyawa tertentu. Akibatnya, kebutuhan untuk analisis logam dan metaloid sangat bervariasi tergantung pada tahap perkembangannya. Pada pengujian yang sangat awal, senyawa pra-klinis biasanya disiapkan dalam jumlah yang sangat terbatas, sehingga pengujian analitik dibatasi hanya pada pengujian esensial. Sebagai suatu senyawa bergerak melalui proses pengembangan ke fase klinis, persyaratan pengujian analitis menjadi lebih terlibat, dan pengujian logam sering kali dilakukan tidak hanya di API, tetapi juga pada bahan antara, bahan mentah, dan peralatan. Analisis elemen menggunakan spektroskopi atom tidak hanya mencakup API, tetapi juga validasi pembersihan (Raghavan, 2000) dan sidik jari obat (Myors, 1998). Selain itu, teknik spektroskopi atom digunakan dalam kombinasi dengan teknik analitik lain untuk memberikan informasi berharga kepada ahli kimia farmasi mengenai kandungan logam senyawa, menggunakan penyaringan throughput yang tinggi untuk mengevaluasi sampel farmasi dan proses perantara (Wang, 2010). Ketika industri farmasi memperluas pemasukan senyawa yang diturunkan secara biologis dalam portofolionya, penggunaan spektroskopi atom untuk evaluasi unsur- unsur dalam jenis sampel ini telah mendapat perhatian lebih (Vergote, 2009). Tantangan analitis yang terkait dengan matriks sampel membuat pemilihan sampel menjadi kunci keberhasilan analisis. Berbagai teknik instrumen yang tersedia, mulai dari teknik dekorasi tungku api dan grafit AA hingga teknologi yang lebih baru, seperti ICP-MS, memungkinkan untuk memantau semua elemen pada konsentrasi mulai dari sub-ppb hingga persen. Di masa depan, tampaknya lebih mungkin bahwa batas yang dapat diterima untuk unsur-unsur dalam obat-obatan akan dikurangi, daripada ditingkatkan, sehingga mengarah pada kesimpulan bahwa teknik ICP-MS yang lebih sensitif daripada teknik-teknik lainnya. Sehingga diperkirakan bahwa ICP- MS kedepannya akan mulai memainkan peran yang lebih besar dalam analisis obat- obatan. elemen dalam farmasi. Teknik pengambilan sampel yang solid akan memainkan peran penting dalam analisis elemen di bidang farmasi khususnya di masa yang akan datang. Keserbagunaan berbagai teknik yang tersedia untuk analis memungkinkan untuk menghadapi tantangan matriks sampel yang sulit dan batas deteksi yang rendah untuk mengatasi masalah keamanan produk dan kualitas produk (Lewen, 2011) Hasil dari masing-masing jurnal pada tabel 1 preparasi sampel :
- Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES)
Berdasarkan jurnal penelitian Lewen & Nugent (2010), dilakukan cara pengaplikasian cleaning validation swab menggunakan ICP-AES untuk menguji kandungan litium. Preparasi sampel dilakukan dengan cara destruksi asam dengan menggunakan asam nitrat. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini yaitu semua sampel mengandung < 5 μg Li per flag. 2. Inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) Dalam jurnal penelitian Lewen et al (1995), metode ICP-MS yang cepat dan sensitif dikembangkan untuk menentukan paladium dalam natrium fosinopril. Pengujian tidak dapat dilakukan dalam pelarut air murni karena ketidakstabilan spesies palladium di media ini. Sehingga sarana yang paling tepat digunakan untuk pelarutan bahan ini adalah larutan 25% (v / v) 2-butoksiethanol dan air. Dalam sampel diperoleh batas terukur minimum elemen Pd sebesar 0,1 μm/g (sesuai dengan 1 ng Pd per mL dalam larutan analit). 3. Laser ablation ICP-MS (LA-ICP-MS) Berdasarkan jurnal penelitian St-Onge et al (2002), Kemampuan spektroskopi yang diinduksi laser (LA-ICP-MS) digunakan untuk analisis tablet farmasi multi-komponen secara cepat. Dalam jurnal ini, sampel yang akan dianalisis adalah tablet yang mengandung unsur F sekaligus Cl sebanyak 5%. Berdasarkan uji yang telah dilakukan, diperoleh hasil kadar F dan Cl yang terdapat pada tablet masing-masing sebesar 0,264% dan 0,292%. 4. Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) Pada jurnal penelitian St-Onge et al (2005) evaluasi potensi LIBS sebagai alat analisis untuk penentuan distribusi Magnesium stearat (MgSt) secara langsung dan cepat antar tablet maupun antar batch. Studi ini dilakukan dengan menggunakan instrumen prototipe dan unit PharmaLIBS ™ komersial, dimana keduanya didasarkan pada radiasi laser Nd YAG berdenyut pada 1064 nm. Laser Nd YAG adalah laser yang menggunakan kristal Nd YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet). Dengan panjang gelombang 1064 nm, laser ini memiliki kemampuan untuk menembus lapisan kulit lebih dalam dari tipe laser lain. Sampel yang diteliti dalam uji ini sebanyak delapan batch dari satu produk, dengan menggunakan 10 tablet dari setiap batch. Dari penelitian ini diperoleh hasil %RSD magnesium stearat intra-tablet, intra-batch, dan antar-batch masing-masing sebesar 13,8%, 5,4% dan 7,4%. Besarnya nilai RSD menyatakan tingkat ketelitian analis. Sehingga dapat dikatakan bahwa tingkat ketelitian yang paling tinggi
DAFTAR PUSTAKA
Abernethy, D., DeStefano, A., Cecil, T., Zaidi, K & Williams,R. 2010. The USP Metal Impurities Advisory Panel. Metal Impurities in Food and Drugs, Pharm. Beaty, R. D. and J. D. Kerber. 1993. Concepts, Instrumentation and Techniques in Atomic Absorption Spectrophotometry,Second Edition. US : The Perkin-Elmer Corporation, Northwalk, Darmono. 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta: UI Press. Hayati & Dewi. 2009. Diktat Praktikum Kimia Instrumen. Malang: Laboratorium UIN Malang. Huang,J., Hu, X., Zhang, J., Li, K., Yan, Y., & Xu. 2006. The application of inductively coupled plasma mass spectrometry in pharmaceutical and biomedical analysis, J. Pharm Biomed Anal, 40, pp 227–234. Khopkar, S. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik Edisi Kedua. Jakarta: UI Press. Lewen, N. 2011. The use of atomic spectroscopy in the pharmaceutical industry for the determination of trace elements in pharmaceuticals. J Pharm Biomed Anal. 25;55(4), pp. 653-61. Lewen, N., & Nugent, D. 2010. The use of inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-AES) in the determination of lithium in cleaning validation swabs. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 52(5), pp. 652–655. Lewen, N., Schenkenberger, M., Larkin, T., Conder, S., & Brittain, H. G. 1995. The determination of palladium in fosinopril sodium (monopril) by ICP-MS. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 13(7), pp. 879–883. Myors, R., Wells,R. J., Skopec., Crisp., Iavetz., Skopec., Ekangaki., & Robertson. 1998. Preliminary investigation of heroin fifingerprinting using trace elemental concentrations, Anal. Commun. 35, pp. 403–410. Raghavan, R & Mulligan. 2000. Low-level (ppb) determination of cisplatin in cleaning validations (rinse water) samples. I. An atomic absorption spectrophotometric method, Drug Dev Ind Pharm. 26, pp 423–428. Resano, M., Garcia-Ruiz, E., Crespo, C., Vanhaecke, F., & Belarra, M. A. 2003. Solid sampling-graphite furnace atomic absorption spectrometry for palladium
determination at trace and ultratrace levels. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 18(12), pp. 1477. St.-Onge., Archambault, E., Kwong, M., Sabsabi, E., & Vadas. 2005. Rapid quantitative analysis of magnesium stearate in tablets using laser-induced breakdown Spectroscopy. J. Pharm Pharm Sci. 8 272–288. St-Onge., Kwong., Sabsabi, M., Vadas, E. B. 2002. Quantitative analysis of pharmaceutical products by laser-induced breakdown spectroscopy. Spectrochim Acta B, 57, pp. 1131–1140. Torborg, C., Beller, M. 2009. Recent Applications of Palladium-Catalyzed Coupling Reactions in the Pharmaceutical, Agrochemical, and Fine Chemicals Industries, Adv. Synth Catal. Tu., Wang, T., & Welch, C. 2010. High-throughput metal screening in pharmaceutical samples by ICP-MS with automated flow injection using a modified HPLC configuration, J. Pharm. Biomed. Anal, 51, pp. 90–95. Vergote., Burvenich., Van deWiele., & De Spiegeleer. 2009. Quality specifications for peptide drugs: a regulatory-pharmaceutical approach. J. Pept. Sci. 15, pp. 697– 710.
Kai SSA - Makalah mengenai Spektrofotometri Serapan Atom
University: Universitas Jenderal Soedirman
