Friday, May 21, 2010

Spektroskopi NMR (NMR spectroscopy)

Nuclear magnetic resonance spectroscopy, biasa disingkat NMR spectroscopy (spektroskopi NMR), adalah teknik yang memanfaatkan sifat magnetik dari inti tertentu. Instrumen yang paling umum adalah Spektroskopi Proton NMR dan Carbon-13 NMR. Pada prinsipnya, NMR dapat diaplikasikan pada setiap inti yang mempunyai spin.

Gambar 1. Alat NMR 900MHz dengan magnet 21.2 T
Inti-inti atom unsur-unsur dikelompokkan menjadi 2, yaitu mempunyai spin atau tidak mempunyai spin. Suatu inti berspin akan menimbulkan medan magnet kecil, yang diberikan oleh suatu momen magnet nuklir, suatu vector.
Menurut para ahli kimia organik, nuklida penting yang mempunyai spin inti ialah 1H dan 13C. Sama pentingnya ialah fakta bahwa isotop karbon dan oksigen yang paling lazim (12C dan 16O) tidak mempunyai spin.

Nuklida-nuklida yang mempunyai spin dapat dimanfaatkan dalam spektroskopi NMR, mereka menyerap energi tidak pada radiofrekuensi yang sama.
Dalam spektroskopi NMR, suatu medan magnet luar diciptakan oleh suatu magnet tapal kuda permanen atau suatu elektromagnet. Kuat medan luar ini dilambangkan dengan H0, dan arahnya dinyatakan oleh sebuah anak panah.
Proton yang bergasing dengan momen magnetik nuklirnya, dalam banyak hal, mirip dengan suatu batang magnet kecil. Bila molekul yang mengandung atom-atom hidrogen ditaruh dalam medan magnet luar, maka momen magnet dari tiap inti hidrogen atau proton, mengambil salah satu dari dua sikap (orientasi) dilihat dari medan magnet luar itu. Kedua orientasi yang diambil oleh momen magnetik nuklir itu adalah paralel atau antiparalel terhadap medan luar.
Dalam keadaan paralel, arah momen magnetik proton sama dengan arah medan luar. Dalam keadaan antiparalel, momen magnetik proton berlawanan arah dengan medan luar. Pada tiap saat, kira-kira separuh proton dalam suatu contoh dalam keadaan paralel dan separuh lainnya dalam keadaan antiparalel.
Keadaan paralel suatu proton sedikit lebih stabil daripada keadaan antiparalel. Bila dikenai gelombang radio yang frekuensinya cocok, momen magnetik dari sebagian kecil proton paralel akan menyerap energi dalam membalik atau jungkir balik (flip), menjadi berkeadaan antiparalel yang energinya lebih tinggi. Banyaknya energi yang diperlukan untuk membalik momen magnetik sebuah proton dari paralel ke antiparalel, bergantung sebagian pada besarnya H0. Jika H0 dibesarkan, inti itu lebih bertahan untuk dijungkirbalikkan dan diperlukan radiasi berfrekuensi lebih tinggi (berenergi lebih tinggi).
Bila gabungan khusus antara kuat medan magnet luar dan radio frekuensi, menyebabkan suatu proton berpindah dari keadaan paralel ke keadaan antiparalel, maka dikatakan proton itu dalam resonansi. Istilah resonansi magnetik nuklir (NMR) berarti ’’Inti-inti dalam resonansi dalam medan magnet’’.
Jadi, adanya resonansi magnetik nuklir itu diakibatkan oleh penyerapan radiasi elektromagnetik (daerah radiofrekuensi) oleh proton-proton dalam suatu magnet (H0), yang membalik dari keadaan spin paralel ke antiparalel, atau dengan kata lain, spektoskopi NMR didasarkan pada penyerapan gelombang radio oleh inti-inti tertentu dalam molekul organik, apabila molekul ini berada dalam medan magnet yang kuat.

Prinsip Kerja NMR Spectroscopy
Metode spektroskopi jenis ini didasarkan pada penyerapan energi oleh partikel yang sedang berputar di dalam medan magnet yang kuat. Energi yang dipakai dalam pengukuran dengan metode ini berada pada daerah gelombang radio 75-0,5 m atau pada frekuensi 4-600 MHz, yang bergantung pada jenis inti yang diukur.
Inti yang dapat diukur dengan NMR yaitu :
a. Bentuk bulat
b. Berputar
c. Bilangan kuantum spin = ½
d. Jumlah proton dan netron ganjil, contoh : 1H, 19F, 31P, 11B, 13C
Di dalam medan magnet, inti aktif NMR (misalnya 1H atau 13C) menyerap pada frekuensi karakteristik suatu isotop. Frekuensi resonansi, energi absorpsi dan intensitas sinyal berbanding lurus dengan kekuatan medan magnet. Sebagai contoh, pada medan magnet 21 tesla, proton beresonansi pada 900 MHz. nilai magnet 21 T dianggap setara dengan magnet 900 MHZ, meskipun inti yang berbeda beresonansi pada frekuensi yang berbeda.
Di Medan magnet bumi, inti yang sama beresonansi pada frekuensi audio. Fenomena ini dimanfaatkan oleh spektrometer NMR medan bumi, yang lebih murah dan mudah dibawa. Instrumen ini biasa digunakan untuk keperluan kerja lapangan dan pengajaran.

Geseran Kimia
Akibat lingkungan kimiawinya, terdapat sedikit perbedaan resonansi antar proton dalam molekul. Karena geseran frekuensi dan resonansi frekuensi berbanding lurus dengan kekuatan medan magnet, geseran tersebut dikonversi menjadi nilai yang disebut geseran kimia. Geseran kimia dinyatakan sebagai ukuran relatif dari beberapa frekuensi resonansi blanko. (untuk inti 1H, 13C, dan 29Si, digunakan TMS (tetramethylsilane) sebagai referensi.) Geseran kimia adaalah selisih perbedaan antara frekuensi sinyal dan frekuensi referensi dibagi dengan frekuensi sinyal. Geseran frekuensi terlalu kecil dibandingkan dengan frekuensi dasar NMR. Besaran geseran frekuensi umumnya hanya 100 Hz, sedangkan frekuensi dasar NMR mencapai 100 MHz, sehingga geseran kimia dintakan dalam satuan part per million (ppm).
Dengan memahami lingkungan kimia yang berbeda, geseran kimia dapat digunakan untuk memperoleh informasi struktur molekul sampel. Konversi data mentah ini disebut menandai spektra. Contoh, spektra 1H-NMR untuk etanol (CH3CH2OH), diharapkan terdapat 3 sinyal spesifik pada 3 geseran kimia: satu dari gugus CH3, satu dari gugus CH2 dan satu dari gugus OH. Suatu tipikal gugus CH3 memiliki geseran sekitar 1 ppm, satu CH2 terikat pada satu OH memiliki geseran sekitar 4 ppm dan suatu OH memiliki geseran sekitar 2–3 ppm tergantung pelarut yang digunakan.
Karena gerakan molekul pada suhu kamar, tiga proton metil menjadi rata-rata selama eksperimen NMR. Proton tergenerasi dan membentuk puncak pada geseran kimia yang sama.
Bentuk dan ukuran puncak adalah indikator struktur kimia. Dari contoh di atas, spektra proton dari etanol, luas puncak CH3 3 kali lebih besar dari OH. Puncak CH2 juga 2 kali luas puncak OH tetapi hanya 2/3 dari luas puncak CH3.
Software analisis modern memungkinkan analisis ukuran puncak untuk mengetahui jumlah proton yang membentuk puncak. Tetapi harus diingat bahwa jumlah proton, atau inti yang lain, hanya berbanding lurus dengan intensitas sinyal NMR. Pada eskperimen yang lebih canggih, misalnya eksperimen untuk memperoleh spektra carbon-13 NMR, integral sinyal tergantung pada laju relaksasi inti, dan konstanta coupling dipolar. Seringkali faktor-faktor ini kurang dipahami, sehingga integral sinyal NMR dari eksperimen NMR yang lebih kompleks lebih sulit diinterpretasi.

J-coupling
Informasi yang lebih berguna untuk menetapkan struktur pada spektra NMR satu dimensi diperoleh dari J-coupling atau scalar coupling (hal khusus dari spin-spin coupling) antara inti aktif NMR. Coupling terbentuk dari interaksi antar keadaan spin yang berbeda akibat ikatan kimia suatu molekul dan menyebabkan pemecahan (splitting) sinyal NMR. Pola splitting ini mungkin rumit atau sederhana, dapat lansung diinterpretasi atau menyesatkan. Coupling ini menambahkan detil tentang konektivitas antar atom dalam molekul.
Coupling terhadap ekivalen n (spin ½) inti memecah sinyal menjadi suatu multiplet n+1 dengan rasio intensitas mengikuti segitiga Pascal (lihat tabel 1.) Coupling pada spin tambahan menyebabkan pemecahan lebih lanjut dari tiap komponen multiplet, misal coupling pada dua inti spin ½ yang berbeda dengan kopling konstanta yang jauh berbeda akan menghasilkan doublet of doublets (disingkat: dd). Perlu diingat, coupling antar inti yang ekivalen secara kimia (yaitu mmeiliki geseran kimia yang sama) tidak memberikan efek pada spectra NMR dan coupling antar inti yang berjauhan (biasanya terpisah lebih dari 3 ikatan pada proton dalam molekul flexibel) memberikan efek yang terlalu kecil untuk menghasilkan splitting yang kasatmata. Coupling jarak jauh lebih dari 3 ikatan, dapat dilihat pada senyawa siklik dan aromatik, menyebabkan pola splitting yang lebih kompleks.
Multiplicity Intensity Ratio
Singlet (s) 1
Doublet (d) 1:1
Triplet (t) 1:2:1
Quartet (q) 1:3:3:1
Quintet 1:4:6:4:1
Sextet 1:5:10:10:5:1
Septet 1:6:15:20:15:6:1
Tabel 1. Rasio Intensitas berdasarkan Segitiga Pascal








Contoh yang telah disebutkan di atas, pada spektra proton untuk etanol, gugus CH3 dipecah menjadi suatu triplet dengan rasio intensitas 1:2:1 oleh dua proton tetangga CH2. Sama halnya, gugus CH2 dipecah menjadi suatu quartet dengan rasio intensitas 1:3:3:1 oleh tiga proton tetangga CH3. Pada prinsipnya, dua proton CH2 akan dipecah menjadi satu doublet yang akan membentuk satu doublet dari quartet oleh proton hidroksil, tetapi pertukaran antar molekuler oleh proton hidroksil asam sering terjadi akibat hilangnya informasi coupling.
Coupling terhadap inti spin ½ seperti phosphorus-31 atau fluorine-19 juga memilki cara kerja yang sama (meskipun magnitude konstanta kopling mungkin berbeda). Tetapi pola splitting dengan spin lebih dari ½ mungkin berbeda karena jumlah kuantum spin memiliki lebih dari 2 nilai. Contohnya coupling terhadap deuterium (inti dengan spin 1) memecah sinyal menjadi triplet 1:1:1 karena spin 1 memiliki 3 keadaan spin. Sama pula halnya, inti dengan spin 3/2 memecah sinyal menjadi suatu quartet 1:1:1:1 dan seterusnya.
Kombinasi coupling dengan geseran kimia (dan integrasi pada proton) tidak hanya menggambarkan lingkungan kimia inti, melainkan juga jumlah inti aktif NMR tetangga di dalam molekul. Pada spektra yang lebih rumit dengan puncak-puncak berganda pada geseran kimia yang sama atau pada spektra inti selain hidrogen, coupling adalah satu-satunya cara mengenali inti yang berbeda.

Kegunaan NMR
Banyak informasi yang dapat diperoleh dari spektra NMR. Pada umumnya metode ini berguna sekali untuk mengidentifikasi struktur senyawa atau rumus bangun molekul senyawa organik. Meskipun Spektroskopi Infra Merah juga dapat digunakan untuk tujuan tersebut, analisis spektra NMR mampu memberikan informasi yang lebih lengkap.
Dampak spektroskopi NMR pada senyawa bahan alam sangat penting. Ini dapat digunakan untuk mempelajari campuran analisis, untuk memahami efek dinamis seperti perubahan pada suhu dan mekanisme reaksi, dan merupakan instrumen tak ternilai untuk memahami struktur dan fungsi asam nukleat dan protein. Teknik ini dapat digunakan untuk berbagai variasi sampel, dalam bentuk padat atau pun larutan.




Gambar 2. Sampel NMR disiapkan dalam tube NMR
Carbon-13 NMR
Carbon-13 NMR (atau 13C NMR atau carbon NMR) adalah aplikasi spektroskopi NMR khusus atom karbon. 13C NMR analog dengan proton NMR dan memungkinkan identifikasi atom karbon dalam molekul organic. 13C NMR adalah instrumen penting untuk elusidasi struktur kimia dalam bidang kimia organik. 13C NMR hanya mendeteksi isotop 13C, yang keberadaannya di alam hanya 1,1%, karena isotop utama 12C tidak terdeteksi oleh NMR.

Implementasi
13C NMR memiliki sejumlah kesulitan yang tidak ditemui pada proton NMR. 13C NMR kurang sensitif terhadap karbon, dibandingkan 1H NMR terhadap hidrogen, karena isotop utama karbon, isotop 12C, tidak aktif magnet dan tidak terdeteksi NMR. Hanya isotop 13C, yang keberadaannya di alam hanya 1.1%, yang aktif magnet dan terdeteksi oleh NMR. Selain itu, hanya sedikit inti 13C yang beresonansi di medan magnet, hal ini dapat diatasi dengan pengayaan isotop, misalnya sampel protein. Secara umum, reseptivitas 13C 4 tingkat lebih rendah daripada 1H.
Kesulitan yang lain diakibatkan keberadaan ikatan J-coupling antara karbon dan hidrogen (sekitar 100-250 Hz). Untuk menekan coupling ini, yang akan meramaikan spektra dan mengurangi sensitivitas, spektra karbon NMR adalah proton yang tidak di-coupling untuk menghapus pecahan sinyal. Coupling antar karbon dapat diabaikan karena minimnya jumlah 13C di alam. Sehingga berbeda dari spektra proton NMR yang memiliki multiplet untuk tiap proton, spektra karbon NMR memperlihatkan puncak tunggal untuk setiap atom karbon.



Gambar 3. Spektra C-13 NMR dari Vanilin

Perbedaan lain dari 1H NMR, intensitas sinyal tidak proporsional dengan jumlah 13C atoms, tetapi tergantung pada jumlah spin yang mengelilinginya (biasanya 1H). Spektra dapat dibuat secara kuantitatif jika diperlukan, dengan cara membiarkan inti beristirahat di antara pemindaian berulang.
Medan magnet tinggi dengan lobang internal untuk pemasukan tabung besar (umumnya berdiameter 10 mm untuk 13C NMR , lebih besar dari 5 mm pada 1H NMR), sebagai tempat reagen relaksan, Sebagai contoh, Cr(acac)3 (chromium (III) acetylacetonate, CAS bernomor 21679-31-2), dan urutan denyut yang tepat telah mengurangi waktu yang diperlukan untuk memperoleh spektra kuantitatif dan menjadikan teknik carbon-13 NMR umum digunakan di laboratorium industri. Kegunaan teknik ini bervariasi dari kuantifikasi kemurnian obat hingga penetapan komposisi polimer sintetik molekul BM tinggi.
Geseran kimia 13C mengikuti prinsip sebagaimana 1H, meskipun range tipikal geseran kimia jauh lebih besar daripada 1H (sekitar 20 kali). Standar referensi geseran kimia untuk 13C adalah tetramethylsilane (TMS), di mana geseran kimianya dianggap 0.0 ppm.

Gambar 4. Tipikal geseran kimia pada 13C-NMR

Spektra DEPT
DEPT adalah singkatan dari Distortionless Enhancement by Polarization Transfer. DEPT merupakan metode yang sangat berguna untuk menetapkan keberadaan atom karbon primer, sekunder, dan tersier. Eksperimen DEPT terdiferensiasi antar gugus CH, CH2 dan CH3 oleh variasi dari parameter sudut yang dipilih (ujung sudut denyut 1H):
• Sudut 45° angle menunjukkan seluruh karbon yang mengikat proton dalam fase
• Sudut 90° menunjukkan gugus CH, yang lain tersembunyi
• Sudut135° menunjukkan gugus CH and CH3 dalam suatu fase berlawanan terhadap CH2
Sinyal dari karbon kuarterner dan karbon lain yang tidak mengikat proton selalu tidak tampak (akibat tidak adanya proton yang terikat).


Gambar 5. Spektra DEPT dari Propil Benzoat

Transfer polarisasi dari 1H hingga 13C memiliki keuntungan tambahan berupa peningkatan sensitivitas di atas spektra 13C normal (yang diperkuat dari NOE (Nuclear Overhauser Effect) akibat tidak adanya 1H yang ter-coupling).

Faktor-faktor yang mempengaruhi Bioavailabilitas Obat

PENDAHULUAN
Biofarmasetika mengkaji penerapan ilmu fisika, kimia, dan biologi terhadap obat, bentuk sediaan obat dan absorpsi obat. Pertimbangan biofarmasetika berperan penting dalam keberhasilan merancang bentuk sediaan obat. Evaluasi dan interpretasi studi biofarmasetika merupakan bagian integral dari pengembangan obat (drug product design).
Hal-hal yang dikaji dalam bidang biofarmasetika antara lain :
 Pengaruh dan interaksi antara formulasi obat dan teknologi
Pembuatan obat menjadi berbagai bentuk sediaan sangat menentukan kerja obat sesuai dengan sifat fisikokimianya.
 Pengaruh dan interaksi antara obat dan lingkungan biologik pada site absorpsi dan cara pemberian obat → menentukan disposisi zat aktif dalam tubuh
 Pengaruh dan interaksi antara zat aktif dengan tubuh → menentukan bioavailabilitas obat secara biologis

Studi biofarmasetika merupakan studi interdisipliner, membuka cakrawala pandang baru bagi ilmu farmasi dan biomedik. Biofarmasetika lebih mendalami pemberian obat secara ekstravaskuler. Cara pemberian ekstravaskuler yang terpenting adalah pemberian per oral.
Fase biofarmasi obat per oral meliputi : pembebasan obat dari bentuk sediaan, disintegrasi dan disolusi di dalam cairan tubuh, absorpsi obat ke dalam peredaran sistemik, sehingga obat tersedia secara biologis untuk bekerja.

Cara pemberian per oral merupakan cara pemberian obat yang paling lazim, karena :
 Praktis, melalui saluran alamiah tubuh
 Aman, tidak merusak jaringan tubuh
 Mudah, dapat dilakukan sendiri, tanpa bantuan tenaga medis
 Menyenangkan untuk anak-anak dan pemberian dalam jangka waktu lama
 Efektif untuk terapi penyakit saluran cerna
Obat yang diberikan secara per oral dapat diabsorpsi, atau tidak diabsorpsi. Obat yang tidak diabsorpsi ditujukan untuk efek lokal di dalam saluran cerna. Contohnya adalah antasida dan laksansia.
Obat yang diabsorpsi masuk ke dalam sistem sirkulasi darah melalui membran saluran cerna untuk memberikan efek sistemik. Sebagian obat dan atau metabolitnya dieksresikan melalui urine, faeces, keringat, air susu ibu (ASI), saliva, dan paru.

BIOAVAILABILITAS OBAT
Pada tahun 1960-an diketahui bahwa produk obat yang kandungan zat berkasiatnya sama atau setara, memberikan efek terapetik yang berbeda. Terbukti dua produk obat yang secara kimia setara (pada penilaian in vitro) dapat memberikan perbedaan jumlah kadar obar yang dicapai dalam plasma darah (penilaian in vitro). Hal ini disebabkan perbedaan jumlah zat berkhasiat yang tersedia untuk memberikan efek terapetik.
Syarat terpenting suatu produk obat adalah zat aktifnya dapat mencapai bagian tubuh tempat obat itu diharapkan bekerja, serta dalam jumlah yang cukup untuk memberikan respon farmakologis. Syarat ini disebut ketersediaan obat secara biologis atau bioavailabilitas (biological availability).
Biological availability (ketersediaan biologis) adalah jumlah relatif obat atau zat aktif suatu produk obat yang diabsoprsi, serta kecepatan obat itu masuk ke dalam peredaran darah sistemik. Obat dinyatakan available (tersedia) jika setelah diabsoprsi obat tersebut tersedia untuk bekerja pada jaringan yang dituju dan memberikan efek farmakologis setelah berikatan dengan reseptor di jaringan tersebut.
Pharmaceutical availability (ketersediaan farmasetik) adalah ukuran untuk bagian obat yang in vitro dilepaskan dari bentuk sediaannya dan siap diabsorpsi. Dengan kata lain, kecepatan larut obat yang tersedia in vitro.
Dari penelitian pharmaceutical availability sediaan tablet diketahui bahwa setelah ditelan, tablet akan pecah (terdesintegrasi) di dalam lambung menjadi granul-granul kecil. Setelah granul pecah, zat aktif terlepas dan melarut (terdisolusi) di dalam cairan lambung atau usus. Setelah melarut, obat tersedia untuk diabsorpsi. Peristiwa ini disebut fase ketersediaan farmasetik.

Berdasarkan uraian tersebut jelas bahwa obat yang diberikan dalam bentuk larutan, mencapai ketersediaan farmasetik lebih cepat dibandingkan sediaan tablet, karena tidak mengalami tahap desintegrasi.
Pharmaceutical availability ditentukan secara in vitro di laboratorium dengan mengukur kecepatan melarut zat aktif dalam waktu tertentu (dissolution rate). Pengukuran ini menggunakan metode dan alat yang ditetapkan oleh USP untuk meniru seakurat mungkin keadaan alami di dalam saluran cerna. Sayangnya, cara penelitian yang praktis ini jarang memberikan hasil yang berkorelasi dengan kadar obat dalam plasma in vivo, sehingga perlu dilanjutkan dengan pengukuran bioavailabilitas obat.
Biovailabilitas diukur secara in vivo dengan menentukan kadar plasma obat setelah tercapai keadaan tunak (steady state). Pada keadaan ini, terjadi kesetimbangan antara kadar obat di semua jaringan tubuh dan kadar obat di plasma relatif konstan karena jumlah obat yang diabsorpsi dan dieliminasi adalah sama. Umumnya terdapat korelasi yang baik antara kadar plasma dan efek terapetik obat.
Beberapa tahun terakhir ini, dilakukan penelitian untuk menentukan kadar obat di dalam saliva (air liur), yang lebih mudah dan sederhana dibandingkan penentuan kadar dalam plasma. Ternyata, terdapat korelasi pula antara kadar obat di dalam air liur dan kadar obat di dalam plasma.
Biovailabilitas obat sangat bergantung pada 2 faktor, yaitu faktor obat dan faktor pengguna obat. Terdapat kemungkinan obat yang sama diberikan pada orang yang sama, dalam keadan berbeda, memberikan kurva dosis-respon yang berbeda.
Faktor obat
 Kelarutan obat
 Ukuran partikel
 Bentuk fisik obat
 Dosage form
 Teknik formulasi
 Excipient
Faktor Pengguna
 Umur, berat badan, luas permukaan tubuh
 Waktu dan cara obat diberikan
 Kecepatan pengosongan lambung
 Gangguan hepar dan ginjal
 Interaksi obat lain
Berikut akan dibahas lebih lanjut tentang pengaruh faktor obat terhadap biovailabilitas. Faktor penderita tidak disinggung lebih lanjut karena berada di luar ranah biofarmasetika.

PARTICLE SIZE
Kecepatan disolusi obat berbanding lurus dengan luas permukaan yang kontak dengan cairan. Semakin kecil partikel, semakin luas permukaan obat, semakin mudah larut. Dengan memperkecil ukuran partikel, dosis obat yang diberikan dapat diperkecil pula, sehingga signifikan dari segi ekonomis. Terdapat hubungan linier antara kecepatan absorpsi obat dengan logaritma luas permukaan. Sebagai contoh, pemberian 500 mg griseofulvin bentuk mikro memberikan kadar plasma yang sama dengan 1 g griseofulvin bentuk serbuk.
Bahan-bahan obat yang memberikan perbedaan absorpsi antara bentuk halus dan tidak halus antara lain, acetosal, barbiturate, calciferol, chloramphenicol, digoxin, griseofulvin, hydroxyprogesterone acetate, nitrofurantoine, spironolactone, sulfadiazine, sulfamethoxine, sulfathiazole, sulfasoxazole, tetracycline, tolbutamide

DRUG SOLUBILITY
Pengaruh daya larut obat bergantung pada sifat kimia (atau modifikasi kimiawi obat) dan sifat fisika (atau modifikasi fisik obat)

Modifikasi Kimiawi Obat
a. Pembentukan Garam
Obat yang terionisasi lebih mudah dalam air dari[pada bentuk tidak terionisasi. Pembentukan garam ini terutama penting dalam hal zat aktif berada dalam saluran cerna, kelarutan modifikasi sewaktu transit di dalam saluran cerna, karena perbedaan pH lambung dan usus.
Peningkatan kecepatan pelarutan obat dalam bentuk garam berlaku untuk obat-obat berikut : penicilline, barbiturate, tolbutamide, tetracycline, acetosal, dextromethorphane, asam salisilat, phenytoine, quinidine, vitamin-vitamin larut aie, sulfa, quinine
b. Pembentukan Ester
Daya larut dan kecepatan melarut obat dapat dimodifikasi dengan membentuk ester. Secara umum, pembentukan ester memperlambat kelarutan obat. Beberapa keuntungan bentuk ester, antara lain :
1. Menghindarkan degradasi obat di lambung
Ester dari erythromycin (misalnya erythromycine succinat) memungkinkan obat tidak rusak pada suasana asam di lambung. Ini merupakan semacam pro-drug, dalam suasana lebih basa di usus, terjadi hidrolisis erythromycine ethylsuccinat.

2. Memperlama masa kerja obat
Misalnya esterifikasi dari hormon steroid.
3. Menutupi rasa obat yang tidak enak
Contohnya adalah ester dari kloramfenikol. Kloramfenikol palmitat dan Kloramfenikol stearat dihidrolisis di usus halus untuk melepaskan kloramfenikol.

Modifikasi Bentuk Fisik Obat
a. Bentuk Kristal atau Amorf
Bentuk amorf tidak mempunyai struktur tertentu, terdapat ketidakteraturan dalam tiga dimensinya. Secara umum, amorf lebih mudah larut daripada bentuk kristalnya. Misalnya Novobiocin, kelarutan bentuk amorf 10 x dari bentuk Kristal.
b. Pengaruh Polimorfisme
Fenomena polimorfisme terjadi jika suatu zat menghablur dalam berbagai bentuk Kristal yang berbeda, akibat suhu, teakanan, dan kondisi penyimpanan. Polimorfisme terjadi antara lain pada steroid, sulanilamida, barbiturat, kloramfenikol. Kloramfenikol palmitat terdapat dalam bentuk polimorf A, B, C, dan amorf. Tetapi hanya bentuk polimorf B dan bentuk amorf yang dapat dihidrolisis oleh usus.

c. Bentuk Solven dan Hidrat
Sewaktu pembentukan Kristal, cairan-pelarut dapat membentuk ikatan stabil dengan obat, disebut solvat. Jika pelarutnya dalah air, ikatan ini disebut hidrat. Bentuk hidrat memiliki sifat-sifat yang berbeda dengan bentuk anhidrat, terutama kecepatan disolusi. Ampisilina anhidrat lebih mudah larut daripada Ampisilian trihidrat.

FAKTOR FISIKA KIMIA LAIN
a. pKa dan Derajat Ionisasi
Obat berupa larutan dalam air dapat diklasifikasi menjadi 3 kategori, yaitu :
 Elektrolit kuat ; seluruhnya berupa ion (contoh : Na, K, Cl)
 Non elektrolit ; tidak terdisosiasi (contoh : gula, steroid)
 Elektrolit lemah ; campuran bentuk ion & molekul
Konsentrasi relatif bentuk ion/molekul bergantung pada pKa obat dan pH lingkungan. Kebanyakan obat dalam bentuk asam lemah atau basa lemah, yang terabsorpsi secara difusi aktif, sehingga hanya bentuk molekul (tidak terionisasi) yang terabsorpsi. Akibatnya perbandingan ion/molekul sangat menentukan absorpsi.
Konsentrasi ion dari obat berupa asam lemah (misal asetosal) meningkat dengan peningkatan pH media air. Sebaliknya Konsentrasi molekul dari obat berupa asam lemah (misal alkaloid)meningkat dengan apeningkatan pH media air. Sehingga asam lemah lebih banyak diabsorpsi pada suasana asam (di lambung, pH 1-3), sedangkan basa lemah lebih banyak diabsorpsi di usus (pH 6-8).
b. Koefisien Partisi Lemak-Air
Koefisien partisi menunjukkan rasio konsentrasi obat dalam 2 cairan yang tidak bercampur. Koefisien partisi merupakan indeks dari solubilitas komparatif suatu zat dalam 2 solven. Koefisien partisi lemak-air digunakan sebgai indikator penumpukan obat di dalam lemak tubuh.
Normal lemak dalam tubuh adalah 10-25%, pada keadaan obesitas dapat menjadi 50% atau lebih. Pada penderita obesitas, obat dengan daya larut lemak tinggi akan menumpuk pada lemak-tubuh dalam jumlah besardan menjadi depo di mana obat dilepaskan secara perlahan. Pada pemberian barbiturate, pelepasan obat diperlama dari depo, menyebabkan kondisi hang-over.
TEKNIK FORMULASI
Faktor-faktor manufaktur (pembuatan obat) dapat mengurangi bioavailabilitas obat, diantaranya :
1. Peningkatan kompresi (tekanan) pada waktu pembuatan meningkatkan kekerasan tablet. Hal ini menyebabkan waktu disolusi dan disintegrasi menjadi lebih lama.
2. Penambahan jumlah bahan pengikat pada formula tablet atau granul akan meningkatkan kekerasan tablet, mengakibatkan perpanjangan waktu disintegrasi dan disolusi
3. Peningkatan jumlah pelincir (lubricant) pada formula tablet akan mengurangi sifat hidrofilik tablet sehingga sulit terbasahi (wetted). Hal ini memperpanjang waktu disintegrasi dan disolusi
4. Granul yang keras dengan waktu kompresi yang cepat serta kekuatan yang tinggi akan menyebbakan peningkatan suhu kompresi, sehingga obat yang berbentuk kristal mikro akan membentuk agregat yang lebih besar.

EXCIPIENT
Obat jarang diberikan tunggal dalam bahan aktif. Biasanya dibuat dalam bentuk sediaan tertentu yang membutuhkan bahan-bahan tambahan (excipients). Obat harus dilepaskan (liberated) dari bentuk bentuk sediaannya sebelum mengalami disolusi, sehingga excipients dapat mengakibatkan perubahan disolusi dan absorpsi obat.
Contoh kasus pengaruh excipient pada bioavailabilitas terjadi pada tahun 1971 di Australia. Banyak pasien yang mengkonsumsi tablet fenitoin memperlihatkan gejala keracunan, meskipun kadar fenitoin tablet tersebut tepat. Ternyata bahan pengisi pada formula tablet tersebut menggunakan laktosa, sebelumnya kalsium sulfat. Penggantian Laktosa menyebabkan peningkatan bioavailabilitas sehingga terjadi efek toksis.
Zat-zat aktif permukaan (seperti tween dan span) atau zat hidrofil yang mudah larut dalam air (polivinil pirolidon, carbowax), dapat meningkatkan kecepatan disolusi tablet. Sebaliknya, zat-zat hidrofob yang digunakan sebagai lubricant (misal magnesium stearat) dapat menghambat disolusi. Kini lebih umum digunakan aerosol sebagai lubricant karena tidak menghambat disolusi
Zat pengikat (pada tablet) dan zat pengental (pada suspensi), seperti gom dan gelatin umumnya juga memperlambat disolusi. Sebaliknya zat penghancur seperti amilum justru mempercepat disolusi.
Pemilihan basis suppositoria juga mempengaruhi kecepatan absorpsi obat. Kini lebih umum basis sintetis dibandingkan oleum cacao. Tetapi bberapa obat sukar dilepaskan dari basis ini. Sehingga indometasin dan kloralhidrat lebih baik dibuat dalam basis carbowax, sedangkan aminofilin dalam basis oleum cacao.

BENTUK SEDIAAN
Kecepatan disolusi sangat dipengaruhi oleh bentuk sediaan obat. Kecepatan disolusi dari berbagai sediaan oral menurun dengan urutan berikut :
Larutan < suspensi < emulsi < serbuk < kapsul < tablet < film coated (salut film) < dragee (salut gula) < enteric coated (salut selaput) < sustained release/retard
Dapat dilihat bahwa tablet, meskipun murah dan praktis, lebih rendah efektivitasnya dibandingkan sediaan cair, serbuk, dan kapsul.

PENUTUP
Beberapa dekade lalu, Farmasis hanya memberikan sedikit perhatian terhadap evaluasi biofarmasetik obat ketika melansir produk obat baru. Di masa mendatang, perizinan produk obat baru seharusnya disertai dengan evaluasi biofarmasetika dan farmakoninetika, termasuk bioavailabilitas obat. Keharusan in telah diberlakukan oleh beberapa negara. Bioekivaensi in vivo pada manusia merupakan keharusan untuk obat-obat dengan therapeutical window sempit, yaitu perbandingan LD50/ED50 kurang dari dua.