Huden är ett av de största och mest tillgängliga organen i människokroppen, men att penetrera dess djupa lager för medicinska och kosmetiska behandlingar undviker fortfarande vetenskapen.

Även om det finns vissa medel - som nikotinplåster för att sluta röka - som administreras genom huden, är denna behandlingsmetod sällsynt eftersom partiklarna som tränger in inte får vara större än 100 nanometer. Att skapa effektiva verktyg med hjälp av så små partiklar är en stor utmaning. Eftersom partiklarna är så små och svåra att se är det lika utmanande att bestämma deras exakta plats inuti kroppen – information som är nödvändig för att säkerställa att de når avsedd målvävnad. Idag erhålls sådan information genom invasiva, ofta smärtsamma, biopsier.

En ny metod, utvecklad av forskare vid Bar-Ilan University i Israel, ger en innovativ lösning för att övervinna båda dessa utmaningar. Genom att kombinera tekniker inom nanoteknik och optik producerade de små (nanometriska) diamantpartiklar så små att de kan penetrera huden för att leverera medicinska och kosmetiska läkemedel. Dessutom skapade de en säker, laserbaserad optisk metod som kvantifierar penetration av nanodiamanter in i hudens olika lager och bestämmer deras placering och koncentration i kroppsvävnaden på ett icke-invasivt sätt – vilket eliminerar behovet av en biopsi.

Denna innovation publicerades just av forskare från universitetets Institute of Nanotechnology and Advanced Materials, i samarbete med Kofkin Faculty of Engineering and Department of Chemistry, i den vetenskapliga tidskriften ACS Nano .

Nanodiamanter - en miljondels millimeter i storlek - produceras genom att detonera sprängämnen inuti en stängd kammare. Under dessa förhållanden får hög temperatur och högt tryck kolatomerna som finns i sprängämnen att smälta samman. Nanodiamanterna som skapas i processen är tillräckligt små för att penetrera vävnad – och till och med celler – utan att orsaka skada.

Nanodiamanter och läkemedelstillförsel

Precis som lastbilar som gör leveranser kan konstgjorda diamanter leverera olika mediciner till avsedda mål, och deras avstånd och plats kan kontrolleras på grund av nanodiamanternas minimala storlek. Tillvägagångssättet för läkemedelsleverans med hjälp av nanopartiklar har redan visat sig vara framgångsrikt i tidigare forskning.

Nanodiamanterna som nyligen utvecklats vid Bar-Ilan University har också visat sig vara effektiva antioxidanter. Denna egenskap säkerställer att partiklar som penetrerar kroppen är både säkra och terapeutiska, eftersom deras kemiska egenskaper gör att de kan beläggas med medicin innan de förs in i kroppen.

Spåra nanodiamanter genom optik

Den optiska metoden som utvecklats av forskargruppen gör det möjligt för dem att identifiera relativa nanodiamantkoncentrationer av partiklar i de olika hudlagren (epidermis, dermis och fett) genom säker och icke-invasiv avkänning baserad på en blå våglängdslaser, ett unikt fynd i sig givet det faktum att röda våglängdslasrar i allmänhet används vid medicinska undersökningar och behandlingar för människor. För att bestämma sin plats i huden och i vilken koncentration exponeras patienterna kort för den blå laserstrålen. Ett optiskt system skapar en fotografisk 3D-bild genom vilken optiska förändringar i behandlad vävnad kan extraheras och jämföras med intilliggande, obehandlad vävnad med hjälp av en speciellt skapad algoritm.

"Detta är en betydande utveckling inom dermatologi och inom optisk ingenjörskonst", säger prof. Dror Fixler, chef för Institutet för nanoteknologi och avancerade material vid Bar-Ilan University och medlem av forskargruppen. "Det kan öppna dörren för att utveckla läkemedel som appliceras genom huden tillsammans med moderna kosmetiska preparat med avancerad nanoteknik." Fixlers forskning, assisterad av forskaren Channa Shapira och andra, visar vikten av optisk innovation i klinisk tillämpning. + Utforska vidare

Använda nanodiamanter för att övervaka temperaturen inuti cellerna