Merancang Metode Analisis Kimia

Merancang Metode Analisis

• Analisis berasal dari kata Yunani kuno "analusis" yang berarti kembali (ana) melepas atau mengurai (lusis), dalam bahasa Inggris disebut analysis.
• Analisis adalah upaya untuk mengurai atau memerinci komponen pembentuk objek kajian secara detail dan mendalam.
• Objek kajian dalam analisis disebut sampel dan merupakan spesi kimia dalam bentuk ion atau molekul dengan berbagai karakter dan sifat.
• Pengujian merupakan proses menetapkan dan mengukur karakteristik sampel serta menilainya terhadap standar untuk mengevaluasi kualitas.
• Analisis bertujuan memperoleh data, mengkaji, mengevaluasi terhadap standar, dan menarik kesimpulan.

Aktivitas dan Motif Analisis

• Analisis dilakukan untuk menjawab pertanyaan tentang objek kajian (sampel), yaitu spesi kimia apa yang ada (kualitatif) dan berapa jumlahnya (kuantitatif).
• Motif analisis bergantung pada tujuan, seperti identifikasi (uji kualitatif), uji kemurnian, atau penetapan kadar (uji kuantitatif).

Sasaran dan Wujud Sampel

• Analisis dilakukan terhadap sasaran sampel yang mengandung senyawa kimia tunggal, campuran, atau dalam matriks (organik, anorganik, atau biologi).
• Wujud sampel dapat berupa bahan baku, sediaan farmasi (tablet, kapsul, dll.), sampel biologi (darah, urin, dll.), atau sampel lainnya.

Pengertian Analit dan Matriks

• Analit adalah objek kajian berupa spesi kimia dalam sampel.
• Matriks adalah bagian sampel di luar analit yang tidak perlu dianalisis, tetapi dapat mengganggu, dapat berupa bahan anorganik, organik, atau cairan/jaringan biologi.
• Sifat matriks harus dipertimbangkan karena dapat bersifat inert, mengganggu analisis, atau merusak instrumen.

Tujuan Umum Analisis

• Menetapkan kesesuaian bahan dengan persyaratan mutu atau standar yang telah ditetapkan (standar identitas, kemurnian, kadar).
• Memeriksa penurunan mutu (degradasi), kontaminasi, atau pemalsuan bahan.
• Menguji stabilitas produk untuk menetapkan cara dan lama penyimpanan yang sesuai.

Pentingnya Analisis Kimia

• Produk kimia sangat mendominasi kehidupan manusia, memberikan banyak manfaat, akan tetapi dapat pula membahayakan.
• Kualitas produk kimia bergantung pada komposisi, kandungan kimia, dan kualitas mikrobiologinya.
• Analisis digunakan untuk mengetahui tingkat kualitas dan keamanan bahan melalui metode/prosedur analisis.
• Analisis senyawa kimia penting untuk melindungi kehidupan, kesehatan manusia, dan kelestarian alam.

Hasil Analisis yang Benar

• Hasil Analisis menggambarkan kualitas produk: Kesesuaian terhadap spesifikasi atau persyaratan yang telah ditetapkan.
• Hasil analisis digunakan untuk mendukung status keamanan suatu produk: Pemeriksaan adanya cemaran yang berbahaya, pengujian residu obat atau cemaran dalam sediaan farmasi atau dalam limbah industri.
• Hasil analisis menjadi bukti adanya pelanggaran hukum: Misalnya kesesuaian terhadap kompendia, obat palsu dan analisa doping untuk atlet.
• Hasil analisis menggambarkan status kesehatan manusia: Uji klinik pasien.
• Hasil analisa harus akurat karena mempengaruhi kesimpulan dan tindakan, serta dapat merugikan pihak terkait.

Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Hasil Analisis

• Kualitas hasil analisis dipengaruhi oleh faktor manusia, peralatan, metode, material, lingkungan, dan manajemen.

Tahapan Proses Analisis

• Penentuan masalah analisis.
• Pemilihan metode atau prosedur analisis.
• Pengambilan sampel.
• Perlakuan awal sampel.
• Pemisahan untuk menghilangkan gangguan.
• Pengukuran.
• Perhitungan.
• Pelaporan.

Hirarki Metodologi Analisis

• Teknik analisis: Prinsip ilmiah yang digunakan dalam pengukuran karakteristik suatu analit (Volumetri, Spektrofotometri, dll.).
• Metode analisis: Adoptasi suatu teknik analisis yang digunakan untuk pengukuran suatu analit (meliputi pelarutan dan pengubahan bentuk agar dapat terukur dengan teknik pengukuran yang digunakan.)
• Prosedur analisis: Instruksi atau petunjuk tertulis untuk menganalisis analit dengan metode tertentu, melibatkan penyiapan sampel dan Teknik analisa untuk pengukuran yang digunakan.
• Protokol analisis: Petunjuk detail dan rinci dari prosedur analisis (prinsip, alat, pereaksi, prosedur lengkap, perhitungan, reliabilitas metode).

Penyiapan Awal Sampel

• Penyiapan awal sampel untuk memperoleh larutan atau padatan yang homogen, reprodusibel, dan sesuai untuk pengukuran.
• Tahapan penyiapan sampel meliputi sampling, transportasi, penyimpanan, dan pengawetan.
• Tahapan penyiapan sampel berpengaruh pada akurasi, presisi, dan kesesuaian metode.
• Prosedur penyiapan sampel harus selektif, kuantitatif (>99%), dan meningkatkan kepekaan serta presisi hasil analisis.
• Teknik penyiapan sampel dapat dilakukan secara otomatis atau menggunakan robot di laboratorium modern.

Pentingnya Pemisahan

• Analisis terhadap bahan murni tidak akan mengalami gangguan, sampel itu tinggal dianalisis langsung atau diubah menjadi larutan yang sesuai dengan teknik pengukuran atau metode analisis yang digunakan.
• Analisis sampel campuran sering mengalami gangguan dari bahan/spesi kimia lain atau dari matriks, sehingga memerlukan pemisahan.
• Gangguan matriks diatasi dengan memilih metode separatif atau memisahkan analit dari matriks sebelum pengukuran.
• Pemisahan analitik dilakukan pada tahap perlakuan awal/preparasi sampel, hal ini bertujuan mendukung analisa agar diperoleh hasil yang akurat.

Pemisahan Dalam Penyiapan Awal

Tujuan dan Ketergantungan Penyiapan Awal Sampel

• Tujuan penyiapan awal meliputi pemekatan analit, meningkatkan keterukuran, menghilangkan komponen pengganggu, dan melindungi instrumen.
• Penyiapan awal sampel bergantung pada jenis sampel, kadar analit, metode analisis, dan kualitas hasil analisis yang diinginkan.

Metode Penyiapan Sampel

• Sampel larutan: Ekstraksi cair-cair, ekstraksi fase padat, pemisahan dengan membran, distilasi, liofilisasi.
• Sampel padat: Pengurangan ukuran sampel, pengeringan, pelarutan, ekstraksi padat-cair, ekstraksi modern (fluida superkritik).

Metode Analisis yang Memerlukan Sampel dalam Bentuk Larutan

• Gravimetri.
• Volumetri.
• Spektrofotometri.
• Spektrofluorometri.
• AAS/FES.
• Emisi plasma.
• Potensiometri.
• Polarografi.
• Elektrogravimetri.
• Coulometri.
• Kromatografi ion.
• Kromatografi cair klasik.
• Kromatografi lapis tipis.
• Kromatografi cair kinerja tinggi.
• Elektroforesis.
• Analisis dilusi isotop.

Metode Analisis yang Memerlukan Sampel dalam Bentuk Padat atau Larutan

• Analisis Fluoresensi Sinar X.
• Analisis Aktivasi Neutron.
• Spektrofotometri Infra merah.

Metode Analisis yang Memerlukan Sampel berupa Padat

• DC Arc Emission Spectroscopy.
• AC Arc Emission Spectroscopy.
• Micropobe techniques.
• Combustion techniques.
• Spektrofotometri Infra merah.
• Thermal Analysis (TGA, DSC).

Klasifikasi Metode Analisis

• Metode Kimia: Reaksi kimia dalam penetapan dan pengukuran.
• Metode Instrumen: Penggunaan peralatan dalam pengukuran karakteristik bahan.
• Metode Mikrobiologi: Melibatkan mikroba dalam penetapan dan penentuan.
• Metode Termal: Melibatkan panas/energi dalam pengukuran.
• Metode Fisika: Pengukuran sifat dan tetapan fisika bahan.
• Metode Imunokimia: Melibatkan fenomena imun dalam pengukuran.
• Metode Sensoris: Menggunakan indera manusia (rasa, warna, kehalusan, kekeruhan).

Klasifikasi Metode Analisis (USP)

• Kategori I: Penetapan kadar komponen utama dalam bahan baku obat atau bahan aktif (termasuk pengawet) dalam produk farmasi.
• Kategori II: Penetapan cemaran atau hasil degradasi dalam bahan baku obat atau produk farmasi.
• Kategori III: Penetapan karakteristik sediaan (disolusi, pelepasan obat, dll.).
• Kategori IV: Identifikasi.

Klasifikasi Metode Analisis (FDA)

• Kategori I: Penetapan kadar senyawa aktif dalam bahan baku dan sediaan farmasi, uji keseragaman kandungan, dan uji disolusi.
• Kategori II a: Penetapan kadar cemaran atau hasil degradasi dalam bahan baku dan sediaan farmasi termasuk kadar obat dalam darah.
• Kategori II b: Uji kualitatif dan uji batas cemaran dan hasil degradasi dalam bahan baku atau sediaan farmasi.
• Kategori III: Identifikasi senyawa aktif dalam bahan baku.

Merancang Metode Analisis

• Merancang metode analisis diperlukan jika tidak ada metode yang sesuai untuk analit baru, metode yang ada tidak reliable, terlalu mahal, atau tidak memadai.
• Terdapat teknik dan instrumen baru yang membutuhkan pembuktian kinerja dari prosedur analisis.
• Ada kebutuhan untuk menggunakan prosedur analisis alternatif yang teruji tingkat kinerjanya.
• Hasil perancangan harus bebas kesalahan, memberikan informasi analitik yang baik, mudah dilakukan, murah, dan aman.

Syarat Hasil Perancangan Metode Analisis

• Validatable: Dapat dibuktikan kesesuaian dengan tujuan analisis atau divalidasi.
• Transferable: Dapat ditransfer atau ditiru oleh laboratorium yang lain.
• Robust: Tahan atau tidak terpengaruh oleh perubahan sedikit dari kondisi analisis.
• Reliable: Hasil analisis dapat dipercaya.
• Accurate: Akurat atau cermat.
• Precise: Presisi atau seksama.

Acuan Dasar Perancangan Metode Analisis

• Sifat fisikokimia analit dan matriks dalam sampel.
• Kesesuaian dengan kriteria keberterimaan prosedur.
• Informasi hasil analisis yang telah ditetapkan (kecermatan, keseksamaan, kepekaan).
• Instrumen sesuai dengan yang disyaratkan atau yang dipunyai laboratorium.
• Informasi metode yang terdapat dalam pustaka.
• Ketersediaan bahan pembanding, pelarut, dan pereaksi yang diperlukan.
• Harga/biaya analisis murah.
• Pengolahan data secara statistik (manual atau terkomputerisasi).

1. Perumusan Masalah Analitik

• Menentukan masalah analisis yang berkaitan dengan apa yang akan dilakukan (there is no analysis without analytical problem).
• Menentukan tujuan analisis: Uji kualitatif (identifikasi), Penentuan kuantitatif, Uji batas atau Uji kemurnian dari Analit dalam Sampel bahan baku atau dalam Sampel dengan matriks tertentu.
• Menerapkan persyaratan atau informasi hasil analisis yang diinginkan: sensitivitas, spesifisitas, akurasi dan presisi.
• Kesesuaian dengan Persyaratan atau Spesifikasi (Farmakope, Kompendia, Kodeks, SNI, dll).

2. Pengumpulan Informasi Analitik

• Sifat dan wujud sampel.
• Sifat fisiko kimia sampel (analit dan matriks).
• Metode/prosedur analisis yang telah ada.
• Instrumen yang digunakan atau tersedia.
• Perlakuan awal atau pemisahan sebelum dilakukan analisis.
• Metode/prosedur baku (kalau ada).
• Formula, komposisi sampel dan informasi matriks yang digunakan.
• Persyaratan spesifikasi yang telah ditentukan.

3. Penyusunan Kriteria Keberterimaan

• Kriteria tergantung pada tujuan analisis (kualitatif, atau kuantitatif). Kriteria harus ditentukan oleh pengembang metode sebelum percobaan dimulai.
• Kriteria umum yang dipakai (Waktu, Biaya, Aksurasi dll) harus diperhatikan dan Kualitas data misalnya akurasi, presisi, selektifitas dan sensitifitas.

Kriteria yang Harus di Patuhi

• Akurasi : Galat/Kesalahan Sistem (Tetap), Lineritas, Persen Rekoveri
• Presisi : Simpangan baku, Simpangan baku relatif (RSD), Koefisien variasi (KV)
• Sensitivitas (Kepekaan) LOD (Batas Deteksi), LOQ (Batas Kuantitasi)
• Spesisifitas /Selektifitas : Resolusi (Kromatografi), Koefisien Selektifitas (α)
• Rentang Konsentrasi : Limit of Linearity (LOL)

Bukti Pendukung Pada Kriteria Kinerja

• Kriteria - Spesifitas/Selektivitas : Tidak dipengaruhi (interferences) dari senyawa lain, cemaran, hasil degradasi atau matriks.
• Batas Deteksi & Kuantitasi : Kepekaann dan Sensitivitas
• Akurasi : Galat sistematik (bias), Rekoveri (Recovery), Linearitas Presisi : Galat acak
• Keterulangan, Presisi antara, Ketertiruan

4. Seleksi Metode Analisis

• Sifat fisiko-kimia dan kadar analit, jenis matriks dan bentuk sampel.
• Tujuan analisis: identifikasi, uji kemurnian dan penetapan kadar (baik rutin, maupun investigasi) dan persyaratannya.
• Metode analisis: kepekaan, kecermatan dan keseksamaan.
• Kriteria Keberterimaan (Untuk kualitatif atau kuantitatif)
• Molekul senyawa kimia terdiri atas atom-atom atau molekul yang mempunyai kerangka molekul dan gugus fungsional.
• Kerangka tersebut mempunyai kerangkanya tersendiri yang spesifik : Kelarutan, kelarutan, reaktifitas kimiawi dsb Karakteristik molekuk mempengaruhi Keasaman, polaritas, radiasi dsb.

Penentuan Sifat Fisiko Kimia

• Senyawa organik jauh lebih komplek dari senyawa anorganik yang tediri dari ion ion saja / atom atom saja.
• Instrumentasi harus sesuai dengan apa kegunaan atau sifat dari senyawa tsb.
• Analisa senyawa kimia sebaiknya mempertimbangkan kegunaan dan limitasi pengukurannya.

Pertimbangkan ini dalam Analisa :

• Spesifitas / Selektivitas
• Sensitivitas
• Akurasi
• Presisi
• Preparasi Sampel
• Kecepatan
• Instrumentasi

Berikut ini adalah daftar perbandingan analisa biaya :

Tujuan Analisis Kualitatif & Kuantitatif

Tujuan analisa Kualitatif memiliki 2 Persyaratan

1. Spesifik/Selektif
2. Sensitif

Tujuan analisa Kuantitatif memiliki 4 Persyaratan

1. Spesifik/Selektif
2. Akurat
3. Presisi
4. Sensitif

Meringkas Tujuan dan Metode Analisa

Tujuan Analisa

1. Identifikasi > Spesifik + Selektif
2. Uji Kemurnia > Identifikasi (Uji batas) : Spesifik + Selektif + Sensitif
3. Penetapan Kadar > Spesifik + Selektif + Sensitif + Akurat
4. Penetapan Kadar (Uji Kemurnian) > Spesifik + Selektif + Akurat + Presisi