3D-avbildning av en hudsektion där nickelhalten mäts. Det röda området representerar närvaron av nickel. Kredit:Per Malmberg
En ny metod för att undersöka huden kan minska antalet djurförsök samtidigt som det ger nya möjligheter att utveckla läkemedel och kosmetika. Kemisk avbildning gör att alla lager av huden kan ses och närvaron av praktiskt taget vilken substans som helst i någon del av huden kan mätas med en mycket hög grad av precision.
Allt fler kemikalier släpps ut i vår miljö. Till exempel, parabener och ftalater diskuteras som två typer av kemikalier som kan påverka oss. Men hittills har det inte gått att ta reda på hur de tas upp av huden. En ny studie från Chalmers tekniska högskola och Göteborgs universitet visar hur det som kallas kemisk avbildning kan ge omfattande information om människans hud med mycket hög precision.
Undersökningar av hur ämnen passerar in i och genom huden har hittills skett på två sätt:genom att använda tejpremsor för att dra bort det översta "hornhinnans" hudlagret för analys, och genom urin- och blodprov för att se vad som trängt in genom huden. Men vi vet fortfarande väldigt lite om vad som händer i hudlagren däremellan. Kemisk avbildning gör att vi nu kan se alla lager av huden med mycket hög precision och att mäta närvaron av praktiskt taget alla ämnen i vilken del av huden som helst. Detta kan leda till farmaceutiska produkter som är bättre anpassade för huden, till exempel.
Den nya metoden skapades när kemisterna Per Malmberg, vid Chalmers tekniska högskola, och Lina Hagvall, vid Göteborgs universitet, fört samman sina forskningsområden.
Kemister Lina Hagvall och Per Malmberg förbereder prover för analys i time-of flight sekundär jonmasspektrometer (ToF-SIMS). Under analysen förs proverna in i testkammaren med hjälp av testarmen som visas längst ner på bilden. Kredit:Mats Tiborn
"Med läkemedel vill man ofta att så mycket som möjligt av dosen ska absorberas av huden, men i vissa fall kanske du inte vill absorbera huden, som när du applicerar en solkräm, som behöver stanna kvar på hudens yta och inte penetrera den. Vår metod låter dig designa läkemedel efter hur du vill att ämnet ska absorberas av huden, säger Hagvall.
Kemisk avbildning har hittills främst använts för geovetenskap och cellulär avbildning, men med tillgång till mänsklig hud från operationer har forskarna kommit fram till detta nya område för tekniken. Forskarna ser nu också möjligheter att ersätta läkemedelstester som idag involverar djurförsök. Deras metoder ger mer exakta resultat än tester på möss och grisar. Eftersom det inte är tillåtet att använda djur för att testa kosmetika, denna metod kan också skapa nya möjligheter för kosmetikaindustrin.
"Många djurförsök utförda av forskare och företag är inte längre nödvändiga som ett resultat av denna metod. Om du vill veta något om passiv absorption i människans hud, denna metod är minst lika bra. Det är bättre att göra dina tester på mänsklig hud än på en gris, säger Hagvall.
Den nya metoden kan också ge underlag för att fastställa rätt gränsvärden för skadliga halter av ämnen som kan komma i kontakt med huden. För att fastställa dessa gränser, du behöver veta hur mycket av dosen på hudens yta som tränger in i och genom huden, vilket denna metod kan visa. Det förbättrar vår kunskap om vad vi tar till oss på våra arbetsplatser och i barnomsorgen.
Testkammare i time-of-flight sekundär jonmasspektrometer (ToF-SIMS) där hudproverna exponeras för jonstrålar. Proverna analyseras i ett ultrahögt vakuum för att undvika störningar. Kredit:Mats Tiborn
"Vår metod kan visa allt med en bild, oavsett om du letar efter nickel, ftalater eller parabener i huden, eller om du vill följa drogens väg genom huden. Med bara ett hudprov kan vi i princip söka efter vilka molekyler som helst. Vi behöver inte anpassa metoden i förväg till det vi letar efter, säger Malmberg.
Det kommer att vara möjligt att tillämpa resultaten inom en mycket nära framtid. Tekniken i sig är redo att användas idag. Det återstår fortfarande ett litet arbete med att optimera testerna för att uppnå bästa resultat, men forskarna tror att metoden kommer att vara klar att användas inom ett år.
Fakta:Kemisk avbildning
Kemisk avbildning innebär att man använder en laser- eller jonstråle för att analysera hudsektionerna med hjälp av en masspektrometer. Varje prick, eller pixel, av sektionen som strålen träffar ger information, som används för att klassificera de kemikalier som finns i huden efter molekylvikt. Den kemiska informationen från varje punkt kan sedan kombineras till en digital bild som visar fördelningen av ett ämne i huden. En time-of-flight sekundär jonmasspektrometer (ToF-SIMS), som ger en mycket hög rumslig upplösning ner till nanometerområdet, användes i just denna studie.
