Forskere producerer nanodiamanter, der er i stand til at levere medicinske og kosmetiske midler gennem huden

Huden er et af de største og mest tilgængelige organer i den menneskelige krop, men at trænge ind i dens dybe lag til medicinske og kosmetiske behandlinger unddrager sig stadig videnskaben.

Selvom der er nogle midler - såsom nikotinplastre til at stoppe med at ryge - administreret gennem huden, er denne behandlingsmetode sjælden, da partiklerne, der trænger ind, ikke må være større end 100 nanometer. At skabe effektive værktøjer ved hjælp af så små partikler er en stor udfordring. Fordi partiklerne er så små og svære at se, er det lige så udfordrende at bestemme deres nøjagtige placering inde i kroppen - information, der er nødvendig for at sikre, at de når det tilsigtede målvæv. I dag opnås sådan information gennem invasive, ofte smertefulde, biopsier.

En ny tilgang, udviklet af forskere ved Bar-Ilan University i Israel, giver en innovativ løsning til at overvinde begge disse udfordringer. Ved at kombinere teknikker inden for nanoteknologi og optik producerede de bittesmå (nanometriske) diamantpartikler så små, at de er i stand til at trænge igennem huden for at levere medicinske og kosmetiske midler. Derudover skabte de en sikker, laserbaseret optisk metode, der kvantificerer nanodiamants indtrængning i de forskellige lag af huden og bestemmer deres placering og koncentration i kropsvæv på en ikke-invasiv måde – hvilket eliminerer behovet for en biopsi.

Denne innovation er netop offentliggjort af forskere fra universitetets Institut for Nanoteknologi og Avancerede Materialer i samarbejde med Kofkin Fakultet for Ingeniørvidenskab og Kemisk Institut i det videnskabelige tidsskrift ACS Nano .

Nanodiamanter - en milliontedel af en millimeter i størrelse - fremstilles ved at detonere sprængstoffer inde i et lukket kammer. Under disse forhold får høj temperatur og tryk de kulstofatomer, der findes i sprængstoffer til at smelte sammen. De nanodiamanter, der skabes i processen, er små nok til at trænge ind i væv – og endda celler – uden at påføre skade.

Nanodiamanter og lægemiddellevering

Ligesom lastbiler, der leverer, kan kunstige diamanter levere forskellige lægemidler til tilsigtede mål, og deres afstand og placering kan kontrolleres på grund af nanodiamanternes lille størrelse. Tilgangen til lægemiddellevering ved hjælp af nanopartikler har allerede vist sig vellykket i tidligere forskning.

De nyudviklede nanodiamanter på Bar-Ilan University har også vist sig at være effektive antioxidanter. Denne egenskab sikrer, at partikler, der trænger ind i kroppen, er både sikre og terapeutiske, da deres kemiske egenskaber tillader dem at blive belagt med medicin, før de indsættes i kroppen.

Sporing af nanodiamanter gennem optik

Den optiske metode udviklet af forskerholdet gør dem i stand til at identificere relative nanodiamantkoncentrationer af partikler i de forskellige hudlag (epidermis, dermis og fedt) gennem sikker og ikke-invasiv sensing baseret på en blå bølgelængdelaser, et unikt fund i sig selv givet det faktum, at røde bølgelængdelasere generelt bruges i medicinske undersøgelser og behandlinger hos mennesker. For at bestemme deres placering i huden og i hvilken koncentration, udsættes patienter kortvarigt for den blå laserstråle. Et optisk system skaber et fotografisk 3D-billede, hvorigennem optiske ændringer i behandlet væv kan udtrækkes og sammenlignes med tilstødende, ubehandlet væv ved hjælp af en specielt oprettet algoritme.

"Dette er en væsentlig udvikling inden for dermatologi og inden for optisk teknik," siger prof. Dror Fixler, direktør for Institut for Nanoteknologi og Avancerede Materialer ved Bar-Ilan University og medlem af forskerholdet. "Det kunne åbne døren til udvikling af lægemidler, der påføres gennem huden sammen med moderne kosmetiske præparater ved hjælp af avanceret nanoteknologi." Fixlers forskning, assisteret af forsker Channa Shapira og andre, viser vigtigheden af ​​optisk innovation i klinisk anvendelse. + Udforsk yderligere

Brug af nanodiamanter til at overvåge temperaturen inde i cellerne