Contact Lenses Loaded with Melatonin Analogs: A Promising Therapeutic Tool against Dry Eye Disease

Abstract

Melatonin analogs topically administered evoke a potent tear secretagogue effect in rabbits. This route of drug administration requires high drug concentration and frequent dosing due to its reduced ocular surface retention. Therefore, contact lenses (CLs) have emerged as an alternative drug- delivery system that prolongs drug retention in the cornea, improving its therapeutic performance. This study explores the in vitro ability of five commercially available hydrogel CLs to act as a delivery system for melatonin analogs and the in vivo secretagogue effect of melatonin analog-loaded CLs. We soaked CLs with melatonin or melatonin analog solutions (1 mM) for 12 h. Spectroscopic assays showed that IIK7-loaded CLs led to the inadequate delivery of this compound. Conventional hydrogel lenses loaded with agomelatine released more agomelatine than silicone ones (16–33% more). In contrast, the CLs of silicone materials are more effective as a delivery system of 5-MCA-NAT than CLs of conventional materials (24–29%). The adaptation of CLs loaded with agomelatine or 5-MCA-NAT in rabbits triggered a higher tear secretion than the corresponding eye drops (78% and 59% more, respectively). These data suggest that CLs preloaded with melatonin analogs could be an adequate strategy to combat aqueous tear deficient dry eye disease.Los análogos de la melatonina administrados tópicamente evocan un potente efecto secretagogo lagrimal en conejos. Esta vía de administración del fármaco requiere una alta concentración del fármaco y una dosificación frecuente debido a su reducida retención de la superficie ocular. Por lo tanto, las lentes de contacto (LC) han surgido como un sistema alternativo de administración de fármacos que prolonga la retención del fármaco en la córnea, mejorando su rendimiento terapéutico. Este estudio explora la capacidad in vitro de cinco CL de hidrogel disponibles comercialmente para actuar como un sistema de administración de análogos de melatonina y el efecto secretagogo in vivo de CL cargados de análogos de melatonina. Empapamos los CL con melatonina o soluciones análogas de melatonina (1 mM) durante 12 h. Los ensayos espectroscópicos mostraron que los CL cargados con IIK7 condujeron a la administración inadecuada de este compuesto. Las lentes de hidrogel convencionales cargadas con agomelatina liberaron más agomelatina que las de silicona (16-33% más). Por el contrario, los CL de los materiales de silicona son más efectivos como sistema de administración de 5-MCA-NAT que los CL de los materiales convencionales (24-29%). La adaptación de las CL cargadas con agomelatina o 5-MCA-NAT en conejos desencadenó una mayor secreción lagrimal que los colirios correspondientes (78% y 59% más, respectivamente). Estos datos sugieren que los CL precargados con análogos de melatonina podrían ser una estrategia adecuada para combatir la enfermedad del ojo seco por deficiencia de lágrimas acuosas.