Development of an Erythromycin – Enzyme compatible formulation

Abstract

Microbes can form biofilms which protects them from antibiotics, antimicrobials and host immune response. Biofilm growing bacteria have increased mutation frequency and increased horizontal gene transmission making them more likely to become multidrug resistant. Bacterial biofilms also have high tolerance against antibiotics making them difficult to treat and increases risk of recurrence. There is much need for new therapies specifically targeting the biofilm in combination with an antibiotic that kills the bacteria within the biofilm. Trypsin is an enzyme that has activity against biofilms of various biofilm-forming bacteria and the antibiotic, erythromycin, has similar physicochemical properties as trypsin. A combination therapy with erythromycin and trypsin is promising against biofilm infections.The aim of this project was to increase erythromycins aqueous solubility with various excipients and determine if the excipients were compatible in an erythromycin- enzyme formulation. To do that an analytical method to quantify erythromycin was developed on a UHPLC-CAD system.Erythromycins aqueous solubility doubled with HPBCD but was limited with HPYCD and BCD. The solubility also doubled with Tween 80 and increased significantly at a high concentration of propylene glycol. Four different formulations were prepared containing trypsin and erythromycin. One contained only erythromycin and trypsin and the other three contained either HPBCD, Tween 80, or propylene glycol. Erythromycin was stable in all formulations over time at 25°C and 40°C. Trypsin activity was relatively stable for 42 days in all formulations at 25°C, except in the formulation with propylene glycol. At 40°C, trypsin activity decreased significantly over ten days in all formulations. The results from this project lays groundwork for further development of erythromycin- enzyme compatible formulation against biofilm infections.

Örverur hafa þann eiginleika að geta myndað örveruþekjur sem verjasjúksdómsvaldandi örverur frá sýklalyfjum, örveru-eyðandi efnum og ónæmissvarihýsils. Bakteríur sem mynda örveruþekjur eru með aukna stökkbreytingartíðni ogaukna tíðni á genaflutningi sem eykur líkur á að bakteríurnar verði fjölónæmar fyrirsýklalyfjum. Þessar bakteríur eru einnig með aukið þol gegn sýklalyfjum sem gerirmeðhöndlun þessara sýkinga erfiða og líkur á endurkomu sýkingarinnar eru meiri.Þörfin er að aukast á nýjum meðferðum sem vinna sérstaklega á örveruþekjunni ísamsettri meðferð með sýklalyfjum sem síðan drepa bakteríurnar þegar búið er aðrjúfa örveruþekjuna. Trypsín er ensím sem hefur sýnt virkni gegn örveruþekjummyndaðar af mismunandi bakteríum og sýklalyfið erythromycin er með svipaðaeðlisefnafræðilega eiginleika og trypsín. Samsett meðferð með erythromycin og trypsíngæti því borið árangur gegn örveruþekju-sýkingum.Markmið þessa verkefnis var að auka vatnsleysni erythromycins meðmismunandi hjálparefnum og kanna hvort hjálparefnin höfðu áhrif á stöðugleikaerythromycins og trypsins. Greiningaraðferð fyrir erythromycin var þróuð á UHPLCCAD til þess að hægt væri að framkvæma þessar prófanir.Vatnsleysni erythromycins tvöfaldaðist með HPCD, en var takmörkuð meðHPCD og CD. Leysnin tvöfaldaðist með Tween 80 og jókst töluvert með propyleneglykól. Fjórar mismunandi formúleringar voru útbúnar sem innhéldu erythromycin ogtrypsín. Ein innihélt aðeins erythromycin og trypsín en hinar þrjár innhéldu að auki eittaf eftirfarandi hjálparefnum: HPCD, Tween 80 eða propylene glykól. Erythromycin varstöðugt í öllum formúleringum við 25°C og 40°C. Trypsín virknin var tiltölulega stöðugí sex vikur við 25°C í 42 daga í öllum formúleringum, nema sú sem sem innihéltpropylene glýkól. Við 40°C í öllum formúleringum, minnkaði virkni trypsíns töluvert yfirtíu daga tímabil. Þessi rannsókn hefur lagt grunn að frekari þróun á erythromycinensím samrýmanlegri formúleringu gegn örveruþekju sýkingum.