Новий крем «Супер меланін» лікує пошкодження шкіри в результаті сонячних і хімічних опіків

Синтетичний крем також забезпечує захист шкіри від сонячних променів.

Уявіть собі крем для шкіри, який лікує пошкодження, спричинені щоденним перебуванням на сонці та токсинами навколишнього середовища. Вчені з Північно-Західного університету розробили синтетичний меланін, здатний робити саме це.

Цей синтетичний меланін, створений для імітації природного меланіну людської шкіри, як було показано, прискорює загоєння ран при місцевому нанесенні на уражену шкіру. Ці ефекти виникають у самій шкірі та системно по всьому тілу.

Вчені заявили, що при застосуванні в кремі синтетичний меланін може захистити шкіру від впливу сонячних променів і загоїти шкіру, пошкоджену сонцем або хімічними опіками. Ця техніка працює шляхом усунення вільних радикалів, які виробляються пошкодженою шкірою, наприклад сонячними опіками. Залишення активності вільних радикалів без контролю пошкоджує клітини та може призвести до старіння шкіри та раку шкіри.

Дослідження нещодавно було опубліковано в журналі npj регенеративна медицина.

Меланін, що міститься в організмі людей і тварин, забезпечує пігментацію шкіри, очей і волосся. Цей матеріал захищає ваші клітини від пошкодження сонцем, водночас посилюючи пігментацію у відповідь на сонячне світло – процес, який зазвичай називають засмагою. Той самий пігмент у вашій шкірі природним чином видаляє вільні радикали у відповідь на шкідливе забруднення навколишнього середовища промисловими джерелами та вихлопними газами автомобілів.

«Люди не думають, що їхнє повсякденне життя завдає шкоди їхній шкірі», — сказав співавтор доктор Курт Ло, професор дерматології Юджина та Глорії Бауер в Університеті Юджина. Північно-західний університет Фейнбергська школа медицини та дерматолог у Північно-західній медицині. “Якщо ви щодня ходите без одягу на сонці, вас постійно бомбардують ультрафіолетовими променями низького рівня. Ситуація посилюється в години пік і в літній сезон. Ми знаємо, що шкіра під впливом сонця старіє порівняно зі шкірою, захищеною одяг, який майже так само не показує старіння.

B-roll з дерматологічної лабораторії автора дослідження доктора Курта Ло. Авторство: Північно-західний університет

Шкіра також старіє через старіння та зовнішні фактори навколишнього середовища, включаючи забруднення навколишнього середовища.

«Усі ці пошкодження шкіри викликають утворення вільних радикалів, які викликають запалення та руйнують колаген», — сказав Лу. «Це одна з причин, чому старіюча шкіра виглядає так сильно по-різному від молодої».

Коли вчені створили синтетичні наночастинки з меланіном, вони змінили структуру меланіну, щоб мати більшу здатність поглинати вільні радикали.

На запалену шкіру наносять штучний меланін. Прямо під поверхнею шкіри знаходяться зелені вільні радикали, також відомі як АФК, або «активні форми кисню». Авторство: Ю Чен, Північно-Західний університет

«Синтетичний меланін здатний видаляти більше радикалів на грам, ніж меланін людини», — сказав співавтор Натан Джанніші, професор хімії, матеріалознавства та інженерії, біомедичної інженерії та фармакології Північно-Західного університету. “Це схоже на супермеланін. Він біологічно сумісний, біологічно розкладається, нетоксичний і прозорий при натиранні шкірою. У наших дослідженнях він діє як ефективна губка, видаляючи шкідливі речовини та захищаючи шкіру”.

Після нанесення на шкіру меланін залишається на поверхні і не вбирається в нижні шари.

«Синтетичний меланін стабілізує шкіру та направляє її на шлях загоєння, що ми бачимо у верхніх шарах і по всьому тілу», — сказав Джанніші.

Перехід до нової теорії

Вчені, які вивчали меланін майже 10 років, вперше випробували синтетичний меланін як сонцезахисний крем.

«Це захищало шкіру та клітини шкіри від пошкоджень», — сказав Джаннічі. “Далі ми задалися питанням, чи можна синтетичний меланін, який функціонує в основному як розсмоктувач радикалів, застосовувати місцево після пошкодження шкіри та мати лікувальну дію на шкіру? Виявилося, що він працює саме так”.

Лу передбачає, що крем із синтетичним меланіном використовуватиметься як сонцезахисний крем для додаткового захисту та як зволожувач для відновлення шкіри.

Ілюстрація синтетичного шару меланіну на запаленій шкірі. Авторство: Ю Чен, Північно-Західний університет

“Ви можете носити його перед виходом на сонце та після перебування на сонці”, – сказав Лу. «В обох випадках ми продемонстрували зменшення пошкодження шкіри та запалення. Ви одночасно захищаєте та відновлюєте шкіру. Це безперервне відновлення».

За словами Лу, крем також можна використовувати для лікування пухирів і відкритих ран.

Крем місцевого застосування, який заспокоює імунну систему

Джанніші та Лу виявили, що крем із синтетичним меланіном, поглинаючи вільні радикали після травм, заспокоює імунну систему. Роговий шар, зовнішній шар зрілих клітин шкіри, сполучається з епідермісом під ним. Це поверхневий шар, який приймає сигнали від тіла та зовнішнього світу. Заспокоюючи руйнівне запалення на цій поверхні, тіло може почати заживати, а не запалюватися.

«Шкіра та верхні шари пов’язані з усім тілом», — сказав Лу. «Це означає, що стабілізація цих верхніх шарів може призвести до активного процесу загоєння».

Як пройшов експеримент?

Вчені використали хімічну речовину, щоб викликати бурхливу реакцію на зразок тканини людської шкіри в посуді. Виразки з’явилися, коли верхні шари шкіри відокремилися один від одного.

“Це було дуже запалене, як реакція отруйного плюща”, – сказав Ло.

Тепер шкіра відновлена ​​після лікування штучним меланіном. Запалена шкіра. Авторство: Ю Чен, Північно-Західний університет

Зачекайте кілька годин, потім нанесіть крем з меланіном на уражену шкіру. Протягом перших кількох днів крем сприяв імунній відповіді, спочатку сприяючи відновленню ферментів шкіри, які поглинають радикали, а потім зупинив вироблення запальних білків. Це поклало початок каскаду відповідей, у яких вони спостерігали значне збільшення показників лікування. Це включало підтримку здорових шарів шкіри під ними. У зразках, які не були оброблені кремом з меланіном, виразки зберігалися.

«Лікування має ефект переведення шкіри в цикл загоєння та відновлення, що регулюється імунною системою», – сказав Лу.

Меланін може захистити людей від токсинів, включаючи нервово-паралітичний газ

Джаннічі та Ло вивчають меланін у рамках дослідницьких програм, що фінансуються Міністерством оборони США (DOD) та Інститутом Національні інститути здоров’я (Національний інститут здоров’я). Це включало розгляд меланіну як пігменту одягу, який також діятиме як поглинач токсинів у навколишньому середовищі, зокрема нервово-паралітичних газів. Вони показали, що можуть пофарбувати військову форму в чорний колір за допомогою меланіну, який поглине нервово-паралітичний газ.

Меланін також поглинає важкі метали та токсини. «Хоча це може працювати природним чином, ми розробили його, щоб покращити поглинання цих токсичних молекул за допомогою нашої синтетичної версії», — сказав Джанніші.

B-roll з хімічної лабораторії автора дослідження Натана Джанніші. Авторство: Північно-західний університет

Вчені проводять клінічну трансляцію та пробне тестування ефективності крему з синтетичним меланіном. На першому етапі вчені нещодавно завершили експеримент, який показав, що синтетичний меланін не викликає подразнення шкіри людини.

Оскільки вони помітили, що меланін захищає біологічні тканини від високоенергетичного випромінювання, вони вважають, що це може бути ефективним засобом лікування опіків шкіри, спричинених радіаційним впливом.

Багатообіцяюча робота може надати варіанти лікування для майбутніх пацієнтів з раком, які проходять променеву терапію.

Довідка: Даурен Біяшев, Зофія Е. Сівіцка, Умміє В. Онай, Майкл Демчук, Дан Сю, Медісон К. Ернст, Спенсер Т. Еванс, Куонг В. Нгуєн, Флоренсія А. «Місцеве застосування синтетичного меланіну сприяє відновленню тканин». Син, Навджіт К. Пол, Нанікі С. Маккаллум, Омар К. Джой, Стівен Д. Міллер, Натан С. Джанніші та Курт К. Лоу, 2 листопада 2023 р. npj регенеративна медицина.
doi: 10.1038/s41536-023-00331-1

Серед інших північно-західних авторів: Дорін Біашев, Зофія Сівіцка, Омі Онаї, Майкл Демчук, Медісон Ернст, Спенсер Еванс, Куонг Нгуєн, Флоренсія Сон, Навджіт Пол, Нанікі Маккаллум, Омар Фарха, Стівен Міллер і Ден Шоу.

Дослідження було підтримано грантом U54 AR079795 від Національного інституту артриту, опорно-рухового апарату та шкірних захворювань Національного інституту здоров’я та грантом FA9550-18-1-0142 від Міністерства оборони.