Optimalisasi Formulasi Metformin HCl Melalui Pendekatan Quality by Design (QbD): Tinjauan Konseptual dan Reflektif
Pendahuluan
Dalam konteks pengembangan farmasi modern, penerapan pendekatan Quality by Design (QbD) semakin menjadi standar baru dalam memastikan kualitas produk sejak tahap awal formulasi. Studi tesis oleh Omar Hourani bertajuk "QbD Approach Formulation Design for Metformin HCl and Evaluations" menyoroti upaya ilmiah sistematis dalam mengembangkan tablet Metformin HCl 500 mg melalui metode direct compression menggunakan prinsip QbD. Penelitian ini bukan hanya menghadirkan hasil eksperimental, namun juga mengusung kerangka metodologis yang matang, memadukan kontrol mutu farmasi dengan eksplorasi material fungsional dan pemodelan desain ruang (design space).
Kerangka Teoretis: Solid Dosage dan QbD sebagai Pilar Inovasi
Farmasetika dan Biopharmaceutics Class System (BCS)
Metformin HCl tergolong dalam kelas BCS III: larut tinggi tetapi permeabilitas rendah. Hal ini menjadikan proses formulasi lebih kompleks karena bioavailabilitasnya tidak hanya tergantung pada pelarutan tetapi juga transport membran. Oleh karena itu, studi ini memfokuskan pada strategi optimasi eksipien untuk menjamin disolusi cepat dan pelepasan obat yang konsisten.
Konsep QbD: Dari Target Produk ke Ruang Desain
Penerapan QbD dalam penelitian ini merujuk pada pendekatan sistematis yang ditetapkan oleh ICH (International Conference on Harmonisation). Prosesnya dimulai dengan penetapan Quality Target Product Profile (QTPP), diikuti identifikasi Critical Quality Attributes (CQAs), Critical Material Attributes (CMAs), dan Critical Process Parameters (CPPs). Tujuan akhirnya adalah pembentukan ruang desain (design space) di mana variasi parameter tetap menghasilkan produk berkualitas konsisten.
Metodologi: Integrasi Eksipien, Kompaktasi, dan Pemodelan
Strategi Formulasi
Metformin HCl dikombinasikan dengan Avicel® 102 sebagai filler dan tiga jenis binder berbeda: Kollidon® VA 64F, HPMC Pharmacoat®, dan LHPC LH-21. Binder ini diuji dalam konsentrasi yang bervariasi pada dua gaya tekanan (20 kN dan 30 kN) dengan proporsi API:filler tetap 1:0.75. Primojel® dan Starch®1500 digunakan sebagai superdisintegrant, sedangkan magnesium stearate berfungsi sebagai pelumas.
Teknik Kompaktasi
Penggunaan Stylcam R200 compaction simulator memungkinkan pengujian presisi terhadap efek tekanan pada karakteristik tablet. Ini selaras dengan semangat QbD yang mengutamakan pengendalian dan prediktabilitas proses.
Pemodelan Ruang Desain
Data formulasi dimasukkan ke dalam perangkat lunak MODDE 12.1 untuk menghasilkan ruang desain multidimensional. Ini adalah praktik lanjutan yang memungkinkan pengembangan formulasi dalam batasan statistik yang telah tervalidasi.
Hasil dan Refleksi: Binder, Disintegrasi, dan Perbandingan Produk Pasar
Karakteristik Preformulasi
Distribusi ukuran partikel Metformin HCl menunjukkan nilai d(0.5) sebesar 33,924 µm. Powder menunjukkan aliran yang baik (Hausner ratio ~1.15 dan indeks kompresibilitas dalam kategori "good")—indikator penting untuk metode direct compression.
Kontrol Mutu Tablet
Pengujian mencakup:
Kekuatan Tensile meningkat dengan konsentrasi binder
Waktu Disintegrasi bertambah saat kekuatan tablet meningkat
Friabilitas menurun seiring peningkatan binder
Ketebalan dan Keseragaman Bobot memenuhi batas USP
Efektivitas Binder
Kollidon® VA 64F menunjukkan hasil paling konsisten dalam semua parameter, baik pada 20 kN maupun 30 kN. Ini menjadikannya kandidat unggul untuk formulasi optimal.
HPMC memberikan disolusi lebih lambat tetapi memiliki waktu disintegrasi yang lebih lama, menjadikannya ideal untuk formulasi dengan pelepasan terkendali.
LHPC LH-21 memperlihatkan profil menengah, dengan performa variatif tergantung kekuatan tekan.
Disolusi vs Produk Pasar (Glucophage®)
Perbandingan antara formulasi optimum dan Glucophage® pada 50 dan 75 rpm menunjukkan bahwa formulasi Kollidon® 15–20% menghasilkan profil disolusi yang sangat mirip dengan Glucophage®. Ini memperkuat validitas QbD sebagai alat untuk menyamai kualitas produk referensi.
Analisis Reflektif dan Kritik Metodologi
Kontribusi Ilmiah
Penelitian ini unggul dalam integrasi antara praktik laboratorium dengan pemodelan prediktif. Dengan membangun design space, penulis mendemonstrasikan pemahaman mendalam terhadap hubungan antara CMAs dan CQAs. Pendekatan ini membuka jalan bagi fleksibilitas manufaktur tanpa harus melalui proses validasi ulang saat terjadi variasi dalam ruang desain yang disetujui.
Kelebihan
Penerapan penuh elemen-elemen QbD
Replikasi produk pasar berbasis data
Pemanfaatan eksipien fungsional secara terkontrol
Validasi data melalui perbandingan empiris
Kekurangan dan Catatan Kritis
Tidak dijelaskan batasan biaya dari masing-masing binder, padahal dalam praktik industri, biaya menjadi penentu penting.
Studi hanya terbatas pada formulasi immediate release 500 mg; perluasan ke dosis 850 mg dan 1000 mg tidak dieksplorasi.
Fokus hanya pada tekanan 20 kN dan 30 kN; variasi tekanan yang lebih luas mungkin memperkaya pemahaman parameter kritikal.
Kesimpulan dan Implikasi Ilmiah
Studi ini membuktikan bahwa pendekatan QbD mampu mengarahkan proses formulasi menuju hasil yang dapat diprediksi, stabil, dan sesuai dengan kualitas yang diharapkan. Formulasi optimal dengan Kollidon® VA 64F pada konsentrasi tertentu menunjukkan kualitas fisik dan profil disolusi yang setara dengan produk komersial Glucophage®. Hal ini membuka peluang besar dalam skala industri untuk memproduksi generik berkualitas tinggi dengan risiko rendah dan efisiensi tinggi.
Secara ilmiah, pendekatan seperti ini merepresentasikan transformasi paradigma dalam farmasetika dari proses berbasis pengalaman menuju proses berbasis sains dan risiko. Ke depannya, penggunaan software QbD seperti MODDE dapat diadopsi secara luas untuk mempercepat time-to-market dan menjaga kepatuhan terhadap regulasi global.
Link Resmi Paper (Tesis): Belum tersedia DOI, merupakan tesis dari Near East University 2019 oleh Omar Hourani.
Jika Anda ingin saya bantu menyunting atau membuat versi .doc dari resensi ini, silakan beri tahu!