Scanningselektronmikroskopbillede af de syntetiske melaninlignende nanopartikler, som beskyttede hudceller mod DNA-skader. Kredit:Yuran Huang og Ying Jones, UC San Diego
Kemikere, materialeforskere og nanoingeniører ved UC San Diego har skabt, hvad der kan være den ultimative naturlige solcreme.
I et papir offentliggjort i tidsskriftet American Chemical Society ACS Central Science , de rapporterer udviklingen af nanopartikler, der efterligner opførselen af naturlige melanosomer, melanin-producerende cellestrukturer, der beskytter vores hud, øjne og andet væv fra de skadelige virkninger af ultraviolet stråling.
"I bund og grund, det lykkedes os at lave en syntetisk version af de nanopartikler, som vores hud bruger til at producere og opbevare melanin, og demonstrerede i eksperimenter i hudceller, at de efterligner naturlige melanosomers opførsel, " sagde Nathan Gianneschi, professor i kemi og biokemi, materialevidenskab og teknik og nanoengineering ved UC San Diego, som stod i spidsen for holdet af forskere. Præstationen har praktiske anvendelser.
"Defekter i melaninproduktion hos mennesker kan forårsage sygdomme som vitiligo og albinisme, der mangler effektive behandlinger, "Tilføjede Gianneschi.
Vitiligo udvikler sig, når immunsystemet fejlagtigt forsøger at fjerne normale melanocytter fra huden, effektivt at stoppe produktionen af melanocytter. Albinisme skyldes genetiske defekter, der fører til enten fravær eller en kemisk defekt i tyrosinase, et kobberholdigt enzym involveret i produktionen af melanin. Begge disse sygdomme mangler effektive behandlinger og resulterer i en betydelig risiko for hudkræft for patienterne.
Forskerne fandt ud af, at de syntetiske nanopartikler blev optaget i vævskultur af keratinocytter, den dominerende celletype, der findes i epidermis, det ydre hudlag. Kredit:Yuran Huang og Ying Jones/UC San Diego
"Den udbredte forekomst af disse melaninrelaterede sygdomme og en stigende interesse for ydeevnen for forskellige polymere materialer relateret til melanin fik os til at lede efter nye syntetiske veje til fremstilling af melaninlignende materialer, " sagde Gianneschi. Melaninpartikler produceres naturligt i mange forskellige størrelser og former af dyr - til iriserende fjer hos fugle eller de pigmenterede øjne og hud på nogle krybdyr. Men forskere har opdaget, at udvinding af melaniner fra naturlige kilder er en vanskelig og potentielt mere kompleks proces end at fremstille dem syntetisk.
Gianneschi og hans team opdagede for to år siden, at syntetiske melanin-lignende nanopartikler kunne udvikles på en præcis kontrollerbar måde for at efterligne ydeevnen af naturlige melaniner brugt i fuglefjer.
"Vi antog, at syntetiske melaninlignende nanopartikler ville efterligne naturligt forekommende melanosomer og blive optaget af keratinocytter, den dominerende celletype, der findes i epidermis, det ydre lag af huden, " sagde Gianneschi.
Hos raske mennesker, melanin leveres til keratinocytter i huden efter at være udskilt som melanosomer fra melanocytter. UC San Diego-forskerne forberedte melaninlignende nanopartikler gennem spontan oxidation af dopamin-udvikler biokompatible, syntetiske analoger af naturligt forekommende melanosomer. Så studerede de deres opdatering, transportere, distribution og ultraviolet stråling-beskyttende evner i humane keratinocytter i vævskultur.
Forskerne fandt ud af, at disse syntetiske nanopartikler ikke kun blev optaget og fordelt normalt, som naturlige melanosomer, i keratinocytterne, de beskyttede hudcellerne mod DNA-skader på grund af ultraviolet stråling.
"I betragtning af begrænsninger i behandlingen af melanin-defekte relaterede sygdomme og biokompatibiliteten af disse syntetiske melanin-lignende nanopartikler med hensyn til optagelse og nedbrydning, disse systemer har potentiale som kunstige melanosomer til udvikling af nye terapier, muligvis supplere de biologiske funktioner af naturlige melaniner, " sagde forskerne i deres papir.
Sidste artikelHvordan videnskabsmænd forvandlede et flag til en højttaler
Næste artikelMolekylær Lego til nanoelektronik