Formulating and Spray Drying Self-Emulsifying Drug Delivery System Containing Monocaprin and Monolaurin

Abstract

Ophthalmia neonatorum (ON) is a purulent conjunctivitis caused by bacteria such as Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, and Staphylococcus aureus. If left untreated, ON poses serious risks of severe ocular complications. With the emergence and growth of antibiotic resistance, the interest in medium-chain fatty acids and their monoglycerides, such as monocaprin and monolaurin, as prophylactic agents has increased due to their broad antibacterial activities and low potential to contribute to the development of antibiotic resistance. However, these monoglycerides are often formulated as emulsions, which are metastable systems that are susceptible to several instability mechanisms. Spray drying can be used to increase the storage life of emulsions by removing the water phase and encapsulating emulsion droplets within a protective coating, converting the liquid formulation into solid powder.The aim of this research project was to develop a manufacturing process for spray-dried-based eye formulations containing monocaprin or monolaurin as antimicrobial monoglycerides. Self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) were prepared and diluted in water. Stable emulsions were further developed and spray-dried using various amounts of trehalose as a stabilizing excipient, and the impact of spray drying on the monoglyceride content was measured using UHPLC. The eye irritation and storage stability of selected formulations were evaluated, as well as their emulsion droplet size and antibacterial activity against Staphylococcus aureus.Results show that spray drying emulsions is possible, with powder yields increasing with higher amounts of trehalose. Reconstituted emulsions exhibited characteristics comparable to those of their reference formulations and showed no signs of eye irritation. The visual stability of reconstituted spray-dried powders remained consistent with reference formulations after two weeks of powder storage, and the pH of reconstituted emulsions was closer to the adjusted value than that of the aqueous references. Moreover, reconstituted emulsions containing either monocaprin or monolaurin exhibited antibacterial activity against Staphylococcus aureus.

Ophthalmia neonautrum (ON) er graftarkennd tárubólga í nýburum orsökuð af bakteríum eins og Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis og Staphylococcus aureus. Án meðferðar getur þessi tárubólga haft í för með sér alvarlega fylgikvilla. Með tilkomu og vexti sýklalyfjaónæmis hefur áhuginn á örveruhemjandi fitusýrum og mónóglýseríðum þeirra, eins og mónókaprín og mónólárín, sem fyrirbyggjandi meðferð aukist vegna breiðvirkni þeirra og lítilla möguleika á að stuðla að þróun sýklalyfjaónæmis. Þessi mónóglýseríð eru oft formúleruð sem fleytur, en fleytur eru hálfstöðug kerfi sem eru viðkvæm fyrir ýmsum óstöðugleikaferlum. Hægt er að nota úðaþurrkun til að auka stöðugleika fleyta, og þannig geymsluþol þeirra, með því að hjúpa fleytudropa með hlífðarhjúp, fjarlægja vatnsfasann og þar með breyta fljótandi lyfjaforminu yfir í þurrduft.Markmið rannsóknarverkefnisins var að þróa framleiðsluferli fyrir úðaþurrkaða augndropa sem innihalda mónókaprín eða mónólárín sem örveruhemjandi mónóglýserið. Sjálffleytandi nanólyfjakerfi (Self-nanoemulsifying drug delivery kerfi (SNEDDS)) voru útbúin og þynnt í vatni. Stöðugar fleytur voru svo þróaðar frekar og úðaþurrkaðar með mismunandi magni af trehalósa sem hjálparefni, og áhrif úðaþurrkunar á magn mónóglýseríða voru mæld með UHPLC. Augnerting og geymslustöðugleiki valinna formúleringa var metinn, sem og dropastærð og bakteríuhemjandi virkni gegn Staphylococcus aureus. Niðurstöðurnar sýna að úðaþurrkun fleyta er möguleg, þar sem aukning í heimtum á þurrdufti jókst með auknu magni af trehalósa. Endurheimtar fleytur (þ.e. úðaþurrkuð duft enduruppleyst í vatni) sýndu sambærilega eiginleika og viðmiðunarformúleringar þeirra og sýndu engin merki um ertingu í augum. Sjónrænn stöðugleiki endurheimtra fleyta var sá sami og viðmiðunarformúleringar þeirra eftir tveggja vikna geymslu á þurrdufti, þar sem sýrustig endurheimtra fleyta voru nær aðlagaða pH gildinu. Ennfremur sýndu endurheimtar fleytur sem innihéldu annaðhvort mónókaprín eða mónólárin bakteríuhemjandi virkni gegn Staphylococcus aureus.