Mengapa Polymorphism Bisa Membuat Bahan yang Sama Berperilaku Berbeda dalam Formula?

Dua bahan dapat memiliki identitas kimia yang sama, tetapi bentuk kristalnya berbeda. Fenomena polymorphism ini dapat mengubah kelarutan, titik lebur, stabilitas, hingga perilakunya ketika diformulasikan.

Ketika bahan baku dinyatakan memiliki nama dan komposisi kimia yang sama, mudah menganggap keduanya akan selalu memberikan perilaku identik. Pada material berbentuk padat kristalin, anggapan tersebut belum tentu benar.

Satu senyawa dapat tersusun dalam lebih dari satu struktur kristal. Fenomena ini disebut polymorphism. Masing-masing bentuk atau polymorph mempunyai komposisi kimia sama, tetapi susunan molekul di dalam kisi kristalnya berbeda.

Perbedaan struktur tersebut dapat menghasilkan sifat fisik berbeda, termasuk kelarutan, titik lebur, kekerasan, dan stabilitas. Literatur mengenai crystal polymorphism bahkan menempatkan pengendalian bentuk kristal sebagai faktor penting untuk menjaga konsistensi material antar-batch.

Baca Juga: Mengapa Variasi Batch Ekstrak Tumbuhan Sulit Dihindari?

Identitas Kimia Sama, Perilaku Fisik Bisa Berbeda

Bayangkan molekul yang sama disusun dalam dua pola kristal berbeda. Ikatan kimianya tidak berubah, tetapi cara molekul tersebut berkemas menghasilkan energi dan struktur padatan yang berbeda.

Kondisi kristalisasi ikut menentukan bentuk yang terbentuk. Pelarut, suhu, tekanan, kemurnian, hingga komposisi lingkungan kristalisasi dapat mendorong terbentuknya struktur kristal berbeda.

Implikasinya bagi formulasi cukup luas. Polymorph tertentu dapat lebih mudah larut daripada bentuk lainnya, sementara bentuk yang kurang stabil dapat berubah menuju bentuk yang secara termodinamika lebih stabil selama penyimpanan. Perubahan seperti ini berpotensi mengubah perilaku material setelah formula dikembangkan.

Penelitian yang melibatkan Prof. Dr. apt. Sriwidodo, M.Si. memberikan contoh menarik mengenai pentingnya memahami keadaan fisik material. Bersama tim Universitas Padjadjaran, ia meneliti nukleasi dan pertumbuhan kristal alpha-mangostin, termasuk bagaimana polimer berbeda memengaruhi proses kristalisasinya.

Konteks penelitian tersebut berasal dari ilmu farmasetika, bukan pengujian kosmetik secara spesifik. Namun, prinsip materialnya relevan bagi formulasi kosmetik: keadaan padat suatu bahan dan kecenderungannya membentuk kristal dapat menjadi variabel yang perlu dipahami formulator.

Hal ini terutama relevan pada sistem kosmetik yang mengandung material kristalin atau bahan pembentuk struktur. Penelitian terhadap bahan formulasi kosmetik seperti hidrokarbon rantai panjang, alkanol, dan trigliserida juga menunjukkan hubungan antara kondisi proses, kristalisasi, polymorphism, sifat fisik, dan performa produk.

Baca Juga: Apa Fungsi Excipient yang Sering Dianggap Hanya Sebagai ‘Bahan Tambahan’?

Formula Juga Dapat Mempengaruhi Bentuk Kristal

Polymorphism bukan hanya persoalan yang selesai ketika bahan baku diterima. Suhu pemanasan, pendinginan, pencampuran, dan kondisi penyimpanan dapat berhubungan dengan pembentukan maupun perubahan struktur kristal pada material tertentu.

Dalam formulasi kosmetik, fenomena tersebut dapat berkontribusi pada perubahan tekstur, stabilitas, atau karakter sensorik sistem yang mengandung bahan pembentuk struktur kristalin. Literatur formulasi kosmetik mencatat bahwa perilaku polimorfik campuran bahan dapat memengaruhi stabilitas dan karakter sensoriknya.

Di titik inilah perspektif Apt. Cahya Khairani Kusumawulan, M.Farm. sebagai formulator menjadi relevan. Prinsip formulasi yang kerap ditekankannya adalah bahwa karakter produk tidak ditentukan hanya oleh daftar bahan, tetapi juga oleh bagaimana bahan diproses dan berinteraksi di dalam sistem. Dalam konteks polymorphism, prinsip tersebut membantu menjelaskan mengapa identitas bahan saja belum cukup untuk memprediksi hasil formula.

Karakterisasi bentuk padat dapat dilakukan dengan teknik seperti X-ray diffraction [XRD] untuk membedakan struktur kristal serta Differential Scanning Calorimetry [DSC] untuk mempelajari perilaku termal material. Teknik tersebut membantu peneliti mengetahui apakah material menunjukkan bentuk kristal atau transisi yang perlu diperhatikan.

Namun, tidak berarti setiap bahan kosmetik harus menjalani pemeriksaan polymorphism. Relevansinya bergantung pada karakter material, fungsi bahan, bentuk fisiknya, serta risiko perubahan bentuk padat terhadap performa produk.

Bagi formulator, pelajarannya sederhana tetapi penting. Nama bahan menjelaskan apa materialnya, tetapi belum selalu menjelaskan bagaimana material tersebut akan berperilaku. Pada bahan yang dapat mengalami polymorphism, struktur kristal menjadi satu lapisan informasi tambahan yang membantu menjelaskan mengapa “bahan yang sama” terkadang menghasilkan cerita formulasi yang berbeda. [][Tim Labcos/LC]

Penulisan artikel ini dibantu AI dan telah melewati proses kurasi Redaksi.