Syntetický krém tiež poskytuje pokožke ochranu pred poškodením slnkom.

Predstavte si pleťový krém, ktorý lieči škody spôsobené každodenným vystavovaním sa slnku a toxínom z prostredia. Vedci z Northwestern University vyvinuli syntetický melanín so schopnosťou robiť presne to.

Ukázalo sa, že tento syntetický melanín, navrhnutý tak, aby napodobňoval prirodzený melanín ľudskej pokožky, urýchľuje hojenie rán pri lokálnej aplikácii na postihnutú kožu. Tieto účinky sa vyskytujú v samotnej koži a systémovo v celom tele.

Vedci uviedli, že pri aplikácii v kréme môže syntetický melanín chrániť pokožku pred slnečným žiarením a liečiť pokožku poškodenú poškodením slnkom alebo chemickými popáleninami. Táto technika funguje tak, že eliminuje voľné radikály produkované poranenou pokožkou, ako je spálenie od slnka. Ponechanie aktivity voľných radikálov bez kontroly poškodzuje bunky a môže nakoniec viesť k starnutiu pokožky a rakovine kože.

Štúdia bola nedávno publikovaná v časopise npj regeneratívna medicína.

Melanín nachádzajúci sa u ľudí a zvierat zabezpečuje pigmentáciu pokožky, očí a vlasov. Materiál chráni vaše bunky pred poškodením slnkom a zároveň zvyšuje pigmentáciu v reakcii na slnečné žiarenie – proces bežne označovaný ako opaľovanie. Rovnaký pigment vo vašej pokožke prirodzene odstraňuje voľné radikály v reakcii na škodlivé znečistenie životného prostredia z priemyselných zdrojov a výfukových plynov z automobilov.

„Ľudia si nemyslia, že ich každodenný život je zranením ich kože,“ povedal spoluautor Dr. Kurt Lo, profesor dermatológie Eugene a Gloria Bauer na Univerzite v Eugene. Severozápadná univerzita Feinberg School of Medicine a dermatológ v Northwestern Medicine. „Ak chodíte každý deň na slnku bez oblečenia, ste bombardovaní neustálymi nekvalitnými UV lúčmi. To sa ešte zhoršuje počas špičky poludnia a letnej sezóny. Vieme, že pokožka vystavená slnku starne v porovnaní s pokožkou chránenou oblečenie, ktoré nespôsobuje starnutie takmer rovnako.

B-roll z dermatologického laboratória autora štúdie Dr. Kurta Lo. Kredit: Northwestern University

Pokožka starne aj v dôsledku starnutia a vonkajších faktorov prostredia, vrátane znečistenia životného prostredia.

„Všetky tieto urážky na koži spôsobujú vznik voľných radikálov, ktoré spôsobujú zápal a rozkladajú kolagén,“ povedal Lu. „Toto je jeden z dôvodov, prečo starnúca pokožka vyzerá tak odlišne od mladšej.“

Keď vedci vytvorili syntetické nanočastice upravené s melanínom, upravili štruktúru melanínu tak, aby mal vyššiu schopnosť zachytávať voľné radikály.

Umelý melanín sa aplikuje na zapálenú pokožku. Tesne pod povrchom pokožky sú zelené voľné radikály, známe tiež ako ROS alebo „reaktívne formy kyslíka“. Poďakovanie: Yu Chen, Northwestern University

„Syntetický melanín je schopný odstrániť viac radikálov na gram ako ľudský melanín,“ povedal spoluautor Nathan Giannishi, profesor chémie, materiálovej vedy a inžinierstva, biomedicínskeho inžinierstva a farmakológie na Northwestern University. „Je to ako super melanín. Je biokompatibilný, biologicky odbúrateľný, netoxický a číry, keď sa natrie na pokožku. V našich štúdiách pôsobí ako účinná špongia, odstraňuje škodlivé látky a chráni pokožku.“

Po nanesení na pokožku zostáva melanín na povrchu a nevstrebáva sa do vrstiev pod ním.

„Syntetický melanín stabilizuje pokožku a uvádza ju na cestu hojenia, ktorú vidíme vo vrchných vrstvách a v celom tele,“ povedal Giannishi.

Prechod na novú teóriu

Vedci, ktorí študujú melanín už takmer 10 rokov, prvýkrát testovali syntetický melanín ako opaľovací krém.

„Chránilo to pokožku a kožné bunky pred poškodením,“ povedal Giannici. „Ďalej nás zaujímalo, či by sa syntetický melanín, ktorý funguje predovšetkým ako resorbér radikálov, mohol aplikovať lokálne po poranení kože a mal by hojivý účinok na kožu? Ukazuje sa, že funguje presne tak.“

Lu predpokladá, že syntetický melanínový krém sa bude používať ako opaľovací krém na zvýšenie ochrany a ako posilňovač v hydratačnom kréme na podporu opravy pokožky.

Ilustrácia syntetickej vrstvy melanínu nad zapálenou pokožkou. Poďakovanie: Yu Chen, Northwestern University

„Môžete si ho obliecť pred odchodom na slnko a po pobyte na slnku,“ povedala Lu. „V oboch prípadoch sme preukázali zníženie poškodenia a zápalu kože. Chránite a opravujete pokožku súčasne. Ide o nepretržitú opravu.“

Krém možno použiť aj na liečbu pľuzgierov a otvorených vredov, povedal Lu.

Lokálny krém, ktorý upokojuje imunitný systém

Giannishi a Lu zistili, že syntetický melanínový krém tým, že absorbuje voľné radikály po poranení, upokojuje imunitný systém. Stratum corneum, vonkajšia vrstva zrelých kožných buniek, komunikuje s epidermou pod ňou. Je to povrchová vrstva, ktorá prijíma signály z tela a vonkajšieho sveta. Upokojením deštruktívneho zápalu na tomto povrchu sa telo môže začať skôr liečiť, ako sa viac zapáliť.

„Pokožka a horné vrstvy sú v komunikácii s celým telom,“ povedal Lu. „To znamená, že stabilizácia týchto vrchných vrstiev môže viesť k aktívnemu procesu hojenia.“

Ako experiment fungoval?

Vedci použili chemikáliu, ktorá spôsobila prudkú reakciu na vzorku ľudského kožného tkaniva v miske. Vredy sa objavili, keď sa horné vrstvy kože od seba oddelili.

„Bolo to veľmi zapálené, ako reakcia na jedovatý brečtan,“ povedal Law.

Pokožka je teraz po ošetrení umelým melanínom obnovená. Zapálená koža. Poďakovanie: Yu Chen, Northwestern University

Počkajte niekoľko hodín, potom aplikujte lokálny melanínový krém na postihnutú pokožku. Počas prvých dní krém uľahčoval imunitnú odpoveď tým, že najskôr pomáhal regenerovať kožné enzýmy zachytávajúce radikály a potom zastavil produkciu zápalových proteínov. To odštartovalo kaskádu odpovedí, v ktorých pozorovali výrazný nárast miery vyliečenia. To zahŕňalo udržiavanie zdravých vrstiev kože pod nimi. Vo vzorkách, ktoré neboli ošetrené melanínovým krémom, vredy pretrvávali.

„Ošetrenie má za následok uvedenie pokožky do cyklu hojenia a opravy, ktorý je regulovaný imunitným systémom,“ povedal Lu.

Melanín môže chrániť ľudí pred toxínmi vrátane nervového plynu

Giannici a Lo študujú melanín ako súčasť výskumných programov financovaných Ministerstvom obrany USA (DOD) a inštitútom Národný inštitút zdravia (Národné ústavy zdravia). To zahŕňalo pohľad na melanín ako na odevný pigment, ktorý by tiež pôsobil ako absorbér toxínov v prostredí, najmä nervových plynov. Ukázali, že dokážu zafarbiť vojenské uniformy na čierno melanínom a že ten pohltí nervový plyn.

Melanín tiež absorbuje ťažké kovy a toxíny. „Aj keď to môže fungovať prirodzene, navrhli sme to tak, aby sme zlepšili absorpciu týchto toxických molekúl s našou syntetickou verziou,“ povedal Giannishi.

B-roll z chemického laboratória od autora štúdie Nathana Giannishiho. Kredit: Northwestern University

Vedci pokračujú v klinickom preklade a skúšobnom testovaní účinnosti syntetického melanínového krému. V predbežnom kroku vedci nedávno dokončili experiment, ktorý ukázal, že syntetický melanín nespôsobuje podráždenie ľudskej pokožky.

Keďže zistili, že melanín chráni biologické tkanivá pred vysokoenergetickým žiarením, veria, že by to mohla byť účinná liečba popálenín kože spôsobených ožiarením.

Sľubná práca môže poskytnúť možnosti liečby pre budúcich onkologických pacientov podstupujúcich rádioterapiu.

Odkaz: „Aktuálna aplikácia syntetického melanínu podporuje opravu tkaniva“ od Dauren Biyashev, Zofia E. Siwicka, Ummiye V. Onay, Michael Demczuk, Dan Xu, Madison K. Ernst, Spencer T. Evans, Cuong V. Nguyen, Florencia A. Syn, Navjeet K. Paul, Naniki C. McCallum, Omar K. Radosť, Stephen D. Miller, Nathan C. Giannishi a Kurt Q. Low, 2. novembra 2023, npj regeneratívna medicína.
doi: 10.1038/s41536-023-00331-1

Medzi ďalších autorov zo severozápadu patria: Doreen Biashev, Zofia Siwicka, Omi Onai, Michael Demchuk, Madison Ernst, Spencer Evans, Cuong Nguyen, Florencia Son, Navjit Paul, Naniki McCallum, Omar Farha, Stephen Miller a Dan Shaw.

Výskum bol podporený grantom U54 AR079795 od Národného ústavu artritídy a muskuloskeletálnych a kožných chorôb, Národný ústav zdravia a grantom FA9550-18-1-0142 Ministerstva obrany.