Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Många sommardagar börjar med att slänga på solkräm för att förhindra solbränna, hudskador och hudcancer. En vanlig ingrediens i solskyddsmedel är avobenzon, som fungerar genom att absorbera solens ultravioletta strålar.
Trots sin roll som ett skydd mot solen, bryts avobenzon själv ner när det utsätts för solljus, vilket gör det ineffektivt på några timmar.
"Jag har två små barn, och jag säger alltid åt dem att applicera solkräm igen varannan timme för när avobenzon sönderfaller gör det inte sitt jobb längre", säger Marcus Weck, professor i kemi vid NYU. "För flera år sedan inkluderade min forskargrupp en doktorand, Elizabeth Kaufman, som var passionerad när det gäller hudvård. Vi började fundera, vad kan vi göra för att behöva mindre av den aktiva ingrediensen och använda den mer sällan?"
Weck, en materialkemist, leder ett labb som skapar stödstrukturer av polymerer (material som består av upprepade kedjor av stora molekyler). När de är fästa kan dessa polymerstrukturer stabilisera eller förbättra de aktiva ingredienserna i allt från läkemedel till miljöföreningar.
Kaufman — vid den tiden en Ph.D. student i Wecks labb, och nu chef för produktionskemi hos specialkemikalieleverantören BYK Wallingford – föreslog att de skulle titta på den aktiva ingrediensen i många solskyddsmedel. Resultatet av deras undersökning:en mer stabil, långvarig avobenzon, som Weck och Kaufman tilldelades patent på i våras.
När sommaren officiellt är igång, pratade NYU News med Weck om att skapa en mer avancerad, mer hållbar solkräm.
Vad fick dig att börja studera solskyddsmedel?
Det började faktiskt med läkemedel mot cancer. Min grupp hade utvecklat en stödstruktur för doxorubicin och andra cancerläkemedel.
Inom kemi finns det ett koncept som kallas "klickkemi" - en teknik för att länka molekylära komponenter. Den här strategin har några ben, för när du väl utvecklat en stödstruktur som gör "klickkemi" kan du bara klicka på komponenter som droger eller färgämnen. I vår cancerforskning utvecklade vi biomaterial med flera klickplatser.
Det fick Elizabeth och mig att fundera på om vi skulle kunna tillämpa detta på något som förebygger cancer, inte bara behandlar det. Vi visste att avobenzon sönderdelas, men vi ville se vad som skulle hända om vi lägger den aktiva ingrediensen på en stödstruktur.
Vad hittade du?
Målet var att hitta en stödstruktur för avobenzon som skulle stabilisera föreningen, inte störa UV-aktiviteten och som lätt skulle syntetiseras med lättillgängliga material.
Vi bestämde oss för att använda en stödstruktur som kallas dendrimer. Dendrimerer är sfäriska, tredimensionella polymerer som innehåller grenar som ett träd - det är där de får sitt namn, från det grekiska ordet för träd, "dendron". Dendrimerer används för andra biomaterialtillämpningar och har flera egenskaper som gör dem till ett perfekt stödsystem för avobenzon.
Vi tillsatte avobenzon till dendrimerstödstrukturen, vilket resulterade i vad vi kallade ett "avobenzon-dendrimerkonjugat", som vi sedan exponerade för UV-strålning. Vi upptäckte att avobenzonen som stöds inte sönderdelas när den exponerades för UV-ljus över tid, inte ens efter 24 timmar – och du är inte på stranden på 24 timmar! Våra tester visade till och med att tillsats av dendrimerstödet inte bara eliminerade nedbrytning utan ökade avobenzonaktiviteten över tiden.
Det låter som att det finns några fördelar med att använda dessa stödstrukturer med avobenzon.
Med den stödda avobenzonen är tanken att ha längre aktivitet eller solskydd, och mindre av ingrediensen behövs. En annan fördel:när man lägger avobenzon på en polymer gör man molekylerna betydligt större, så det kan inte diffundera lika lätt genom huden. Det betyder att solskyddet sitter på ytan istället för att absorberas. Båda dessa är viktiga eftersom det finns bevis för att vissa aktiva ingredienser i solskyddsmedel är cancerframkallande i stora doser.
Slutligen har dendrimerer filmbildande egenskaper som gör att de känns mjuka, vilket har fördelar för en produkt som du applicerar på huden.
Vilka är fördelarna med att genomföra den här studien i ett universitetslabb jämfört med ett konsumentproduktföretag?
Jag tror att det som är annorlunda är att vi kommer från en grundläggande vetenskapssynpunkt, så vi tittar på det här nerifrån och upp. Om jag förstår nedbrytningsvägen, vilken skulle vara den bästa strategin för att övervinna detta problem? Jag är ganska fri att välja vad jag tror är den bästa strategin, men om du arbetar för ett företag är det förmodligen inte fallet.
Det är det fina med att arbeta inom den akademiska världen – så länge du kan vända dig till en finansiär kan du ta itu med ett problem och veta att det kan ha en enorm inverkan.
Vad är nästa steg för den här forskningen?
Vi pratar med företag om att potentiellt kommersialisera avobenzon-dendrimer-konjugatet. Min grupp är inte ett formuleringslabb, så vi för samtal med andra som kan formulera substansen till en lotion eller kräm och testa den.
Utöver solskyddsmedel tittar vi också på att använda dendrimerstödstrukturer som en ny plattform för antivirala medel – till exempel läkemedel som behandlar herpes och covid-19. + Utforska vidare
