Desain Dan Simulasi Microneedle Solid Untuk Aplikasi Drug Delivery System Menggunakan Comsol Multiphysics
Abstrak
Abstrak—Microneedle merupakan sebuah teknologi pemberian obat yang diciptakan untuk meminimalisir rasa takut pasien terhadap sistem pemberian obat oleh tenaga medis, serta pemberian rasa nyaman kepada pasien dalam pemberian obat. Microneedle memiliki struktur berupa jarum berukuran mikro yang telah disarankan sebagai penghantar biomakromolekul dengan bahan yang digunakan adalah silikon (Si). Sebelum dilakukannya fabrikasi, para peneliti perlu adanya beberapa acuan berupa simulasi agar tidak terlalu jauh parameter yang diharapkan. COMSOL Multiphysics merupakan sebuah aplikasi yang dapat digunakan sebagai simulasi untuk menampilkan hasil analisis stationary dan linier buckling.. Pada penelitian ini penulis melakukan perancangan dan simulasi microneedle 3 geometri dengan variasi ukuran ujung tip yaitu 20, 25 dan 30 µm serta force yang diberikan 0 – 2 mN. Pada analisis stationary yang dilakukan yaitu dengan menampilkan hasil stress rendah dan displacement hingga menuju lapisan epidermis. Analisis buckling terdapat 3 studi yang dilakukan yaitu dengan menampilkan nilai axial load, buckling load dan banding load. Pada uji ketahanan tekuk diberikan preasure sebesar gaya penyisipan kulit yaiut 3,18 MPa, serta pada analisis buckling load terdapat nilai critical load factor, jarum dikatakan aman tidak terjadi tekuk bila CLF>1. Didapatkan rekomendasi geometri pada penelitian ini yaitu geometri II dengan diameter tip 20 µm menampilkan nilai stress 7,7 x 106 N/m2 dengan displacement 192 µm ketika diberikan force 1,6 mN pada study stationary. Pada analisis axial load menghasilan nilai 2.62 X 106 N/m2 dengan nilai critical load factor 4243,3 dimana CLF>1 maka dikatakan aman dan tidak terjadi tekuk pada analisis buckling study, serta menghasilkan nilai critical buckling force 16,95828 N dari hasil perkalian Fskin. Serta hasil nilai bending yaitu 1,7 X 10w N/m2 .Kata kunci — microneedle, epidermis, transdermal, COMSOL Multiphysics, silikon
Referensi
H. E. Z. A. a, "Stress and Deformation of Optimally Shaped Silicon Microneedles," Hafzaliza Erny Zainal Abidin a, pp. 1-8, 2020.
S. Amilia Shafa*1, "Microneedle: Teknologi Baru Penghantar Vaksin COVID-19," Artikel Review, pp. 85-98, 2021.
V. Annisa*, "Sistem Penghantaran Obat Transdermal Dissolving," Acta Pharm Indo (2020) Vol 8 No 1: hal 36-44.
T. Waghulea, "Microneedles: A smart approach and increasing potential for transdermal," Biomedicine & Pharmacotherapy, vol. 109, pp. 1249-1258, 2019.
K. Ita, "Transdermal Delivery of Drugs with Microneedles—Potential," pharmaceutics, pp. 90-105, 2015.
B. J. V. M. L. A. A. S. A.R. Kalaiarasi*, "Design, Analysis and Modelling of Micro Needle for Transdermal Drug Delivery System," Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences, pp. 47-50, .
P. K. Podder1, "Design, Simulation and Study of MEMS Based Micro-needles and," 2011.
T. M. T. M. I. A. &. S. R. NUR AFIQAH MUSTAFA KAMAL, "Improving Rate of Gelatin/Carboxymethylcellulose Dissolving Microneedle for Transdermal Drug Delivery," Sains Malaysiana 49(9)(2020): 2269-2279.
M. A. M. a. E. v. d. H. Julien van Kuilenburg, "Contact modelling of human skin: What," Institution of mechanical engineers, pp. 1-13, 2012.
2. *. M. Sarmadi1, "Multi-objective Optimization of Microneedle Design for Transdermal".
P. Y. Vaibhav Rastogi, "Transdermal drug delivery system: An overview," pharmaceuteus, vol. 6, pp. 160-170, 2012.
C. Cm, N. Bj, E. Pm, G. La, and E. Macher, “What is the ‘ true ’ function of skin ?,” in Blackwell Munksgaard 2002, R. Paus and Hamburg, Eds. 226 Clinical Res Building 415 Curie Boulevard Philadelphia, PA 19104–6142 USA: EXPERIMENTAL DERMATOLOGY, 2002, pp. 159–187.
R. F. Donnelly, T. R. R. Singh, D. I. J. Morrow, and A. D. Woolfson, “Transdermal Delivery Applications,” in Microneedle-Mediated Transdermal and Intradermal Drug Delivery, 1st ed., Belfast, UK: John Wiley & Sons, Ltd, 2012, pp. 79–112
P. K. Podder, D. Mallick, D. P. Samajdar, and A. Bhattacharyya, “Design , Simulation and Study of MEMS Based Micro-needles and Micro-pump for Biomedical Applications,” 2011, pp. 1–7.
N. Abser and S. Islam, “Mechanical Feasibility Analysis of Process Optimized Silicon Microneedle for Biomedical Applications,” in 6th International Conference on Electrical and Computer Engineering ICECE 2010, 2010, no. 18–20, pp. 222–225.
S. J. R. Kalangi and Bagaian, “Histofisiologi Kulit,” J. Biomedik, vol. 5, no. 3, pp. 12–20, 2013, doi: 10.35790/jbm.5.3.2013.4344.
Transdermal.” Universitas Gajah Mada, pp. 1–11.
J. J. MAHAKUD and Z. R. KHAN, “Theoretical And Practical Approach For Transdermal Drug Delivery Using MICRONEEDLES For Successful Skin Penetration.” ITER, S’O’A UNIVERSITY, Bhubaneswar , Odisha , India, pp. 1–40, 2013
