Jagten på en bedre solcreme

Mange sommerdage starter med at smøre solcreme på for at forhindre solskoldning, hudskader og hudkræft. En almindelig ingrediens i solcremer er avobenzon, som virker ved at absorbere solens ultraviolette stråler.

På trods af sin rolle som beskytter mod solen, nedbrydes avobenzon selv, når den udsættes for sollys, hvilket gør den ineffektiv i løbet af få timer.

"Jeg har to små børn, og jeg fortæller dem altid, at de skal påføre solcreme igen hver eller anden time, fordi når avobenzon nedbrydes, gør det ikke sit arbejde længere," siger Marcus Weck, professor i kemi ved NYU. "For adskillige år siden omfattede min forskergruppe en kandidatstuderende, Elizabeth Kaufman, som var passioneret omkring hudpleje. Vi begyndte at tænke, hvad kan vi gøre for at få brug for mindre af den aktive ingrediens og genanvende det sjældnere?"

Weck, en materialekemiker, leder et laboratorium, der skaber støttestrukturer af polymerer (materialer, der består af gentagne kæder af store molekyler). Når de er fastgjort, kan disse polymerstrukturer stabilisere eller forbedre de aktive ingredienser i alt fra lægemidler til miljømæssige forbindelser.

Kaufman - på det tidspunkt en ph.d. studerende i Wecks laboratorium og nu leder af produktionskemi hos specialkemikalieleverandøren BYK Wallingford - foreslog, at de skulle se på den aktive ingrediens i mange solcremer. Resultatet af deres undersøgelse:en mere stabil, langtidsholdbar avobenzone, som Weck og Kaufman blev tildelt patent på i foråret.

Med sommeren officielt i gang, talte NYU News med Weck om at skabe en mere avanceret, længerevarende solcreme.

Hvad fik dig til at begynde at studere solcreme?

Det startede faktisk med medicin mod kræft. Min gruppe havde udviklet en støttestruktur for doxorubicin og andre kræftlægemidler.

I kemi er der et koncept kaldet "klikkemi" - en teknik til at forbinde molekylære komponenter. Denne strategi har nogle ben, for når du først har udviklet en støttestruktur, der laver "klikkemi", kan du bare klikke på komponenter som lægemidler eller farvestoffer. I vores kræftforskning udviklede vi biomaterialer med flere kliksteder.

Det fik Elizabeth og mig til at tænke på, om vi kunne anvende dette på noget, der forebygger kræft, ikke kun behandler det. Vi vidste, at avobenzon nedbrydes, men vi ville se, hvad der ville ske, hvis vi satte den aktive ingrediens på en støttestruktur.

Hvad fandt du?

Målet var at finde en støttestruktur for avobenzon, der ville stabilisere forbindelsen, ikke forstyrre UV-aktivitet, og som let kunne syntetiseres med let tilgængelige materialer.

Vi besluttede at bruge en støttestruktur kaldet en dendrimer. Dendrimerer er sfæriske, tredimensionelle polymerer, der indeholder grene som et træ - det er der, de får deres navn, fra det græske ord for træ, "dendron". Dendrimerer bruges til andre biomaterialeapplikationer og har flere egenskaber, der gør dem til et perfekt støttesystem til avobenzon.

Vi tilføjede avobenzon til dendrimerstøttestrukturen, hvilket resulterede i, hvad vi kaldte et "avobenzon-dendrimer-konjugat", som vi derefter udsatte for UV-stråling. Vi fandt ud af, at den understøttede avobenzone ikke nedbrydes, når den blev udsat for UV-lys over tid, selv efter 24 timer – og du er ikke på stranden i 24 timer! Vores test viste endda, at tilsætning af dendrimerstøtten ikke kun eliminerede nedbrydning, men øgede avobenzonaktivitet over tid.

Det lyder som om, der er nogle fordele ved at bruge disse støttestrukturer med avobenzone.

Med den understøttede avobenzone er tanken at have længere aktivitet eller solbeskyttelse, og der skal mindre af ingrediensen til. En anden fordel:Når man lægger avobenzon på en polymer, gør man molekylerne væsentligt større, så det ikke kan diffundere så let gennem huden. Det betyder, at solcremen sidder på overfladen i stedet for at blive absorberet. Begge disse er vigtige, fordi der er bevis for, at nogle aktive ingredienser i solcreme er kræftfremkaldende i store doser.

Endelig har dendrimerer filmdannende egenskaber, der får dem til at føles glatte, hvilket har fordele for et produkt, som du påfører huden.

Hvad er fordelene ved at gennemføre denne undersøgelse i et universitetslaboratorium i forhold til en forbrugerproduktvirksomhed?

Jeg tror, ​​at det, der er anderledes, er, at vi kommer fra et grundlæggende videnskabeligt synspunkt, så vi ser på det her nedefra. Hvis jeg forstår nedbrydningsvejen, hvad ville så være den bedste strategi til at overvinde dette problem? Jeg er stort set fri til at vælge, hvad jeg mener er den bedste strategi, men hvis du arbejder for en virksomhed, er det nok ikke tilfældet.

Det er det smukke ved at arbejde i den akademiske verden – så længe du kan henvende dig til et finansieringsbureau, kan du tackle et problem og vide, at det kan have en enorm indflydelse.

Hvad er det næste for denne forskning?

Vi taler med virksomheder om potentiel kommercialisering af avobenzon-dendrimer-konjugatet. Min gruppe er ikke et formuleringslaboratorium, så vi er i samtaler med andre, som måske formulerer stoffet til en lotion eller creme og tester det.

Ud over solcremer ser vi også på at bruge dendrimerstøttestrukturer som en ny platform for antivirale midler - for eksempel lægemidler, der behandler herpes og COVID-19. + Udforsk yderligere

Solcremecremer nedbrydes til farlige kemiske forbindelser under sollys