Mokslininkai pagamino nanodiamondus, galinčius per odą perduoti vaistus ir kosmetikos priemones

Oda yra vienas didžiausių ir labiausiai prieinamų žmogaus kūno organų, tačiau prasiskverbti į giliuosius jos sluoksnius, kad būtų galima naudoti gydomąsias ir kosmetines priemones, mokslui vis dar nepavyksta.

Nors kai kurios priemonės, pavyzdžiui, nikotino pleistrai, skirti mesti rūkyti, skiriami per odą, šis gydymo būdas yra retas, nes prasiskverbiančios dalelės turi būti ne didesnės nei 100 nanometrų. Sukurti veiksmingas priemones naudojant tokias mažas daleles yra didelis iššūkis. Kadangi dalelės yra tokios mažos ir sunkiai pastebimos, lygiai taip pat sudėtinga nustatyti tikslią jų buvimo vietą organizme - tai informacija, būtina norint užtikrinti, kad jos pasiektų numatytą tikslinį audinį. Šiandien tokia informacija gaunama atliekant invazines, dažnai skausmingas biopsijas, skelbia Bar-Ilan University.

Izraelio Bar-Ilano universiteto mokslininkų sukurtas naujas metodas yra novatoriškas sprendimas, padedantis įveikti abu šiuos iššūkius. Derindami nanotechnologijų ir optikos metodus, jie pagamino mažytes (nanometrines) deimanto daleles, kurios yra tokios mažos, kad gali prasiskverbti pro odą ir tiekti vaistus bei kosmetikos priemones. Be to, jie sukūrė saugų, lazeriu pagrįstą optinį metodą, kuriuo kiekybiškai įvertinamas nanodiamenų įsiskverbimas į įvairius odos sluoksnius ir neinvaziniu būdu nustatoma jų buvimo vieta bei koncentracija kūno audiniuose, todėl nereikia atlikti biopsijos.

Šią naujovę ką tik paskelbė universiteto Nanotechnologijų ir pažangiųjų medžiagų instituto mokslininkai, bendradarbiaudami su Kofkino inžinerijos fakultetu ir Chemijos katedra, moksliniame žurnale "ACS Nano".

Nanodiamonai - milijoninės milimetro dalies dydžio - gaminami sprogdinant sprogmenis uždaroje kameroje. Tokiomis sąlygomis dėl aukštos temperatūros ir slėgio sprogmenyse esantys anglies atomai susilieja. Šio proceso metu sukurti nanodiamontai yra pakankamai maži, kad prasiskverbtų pro audinius ir net ląsteles, nepadarydami žalos.

Nanodiamontai ir vaistų pristatymas

Dirbtiniai deimantai, panašiai kaip krovininiai automobiliai, kuriais pristatomi kroviniai, gali pristatyti įvairius vaistus į numatytus taikinius, o jų atstumas ir vieta gali būti kontroliuojami dėl mažiausio nanodiamenų dydžio. Ankstesniuose moksliniuose tyrimuose jau įrodyta, kad toks vaistų pristatymo būdas naudojant nanodaleles yra sėkmingas.

Bar-Ilano universitete naujai sukurti nanodiamenys taip pat pasirodė esantys veiksmingi antioksidantai. Ši savybė užtikrina, kad į organizmą patekusios dalelės būtų ir saugios, ir gydomosios, nes jų cheminės savybės leidžia jas prieš įvedant į organizmą padengti vaistais.

Nanodiamenų sekimas optiniu būdu

Mokslininkų grupės sukurtas optinis metodas leidžia nustatyti santykinę nanodiamenų dalelių koncentraciją skirtinguose odos sluoksniuose (epidermyje, dermoje ir riebaluose), naudojant saugų ir neinvazinį jutiklį, pagrįstą mėlynojo bangos ilgio lazeriu - tai unikalus atradimas, atsižvelgiant į tai, kad raudonojo bangos ilgio lazeriai paprastai naudojami žmonių medicininiams tyrimams ir gydymui. Siekiant nustatyti jų vietą odoje ir kokią koncentraciją, pacientai trumpam paveikiami mėlyno lazerio spinduliu. Optinė sistema sukuria į nuotrauką panašų 3D vaizdą, per kurį, naudojant specialiai sukurtą algoritmą, galima išskirti optinius pokyčius apdorotuose audiniuose ir palyginti juos su gretimais, neapdorotais audiniais.

"Tai reikšmingas dermatologijos ir optinės inžinerijos pasiekimas", - sako Bar-Ilano universiteto Nanotechnologijų ir pažangiųjų medžiagų instituto direktorius ir tyrėjų grupės narys profesorius Dror Fixler. "Tai gali atverti duris per odą vartojamų vaistų kūrimui kartu su šiuolaikiniais kosmetikos preparatais, naudojant pažangias nanotechnologijas." B. Fixlerio tyrimai, kuriuos atlikti padėjo mokslininkė Channa Shapira ir kiti mokslininkai, rodo optinių inovacijų svarbą klinikiniam taikymui.

Daugiau informacijos: Channa Shapira et al, Noninvasive Nanodiamond Skin Permeation Profiling Using a Phase Analysis Method: Ex Vivo Experiments, ACS Nano (2022). DOI: 10.1021/acsnano.2c03613