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Una crema per la pelle che guarisce i danni che si verificano durante il giorno quando è esposta alla luce solare o alle tossine ambientali. Questo è il potenziale di una melanina sintetica e biomimetica sviluppata dagli scienziati della Northwestern University.
In un nuovo studio, gli scienziati dimostrano che la loro melanina sintetica, imitando la melanina naturale nella pelle umana, può essere applicata localmente sulla pelle ferita, dove accelera la guarigione delle ferite. Questi effetti si verificano sia nella pelle stessa che a livello sistemico nel corpo.
Se applicata in una crema, la melanina sintetica può proteggere la pelle dall’esposizione al sole e guarisce la pelle ferita da danni solari o ustioni chimiche, hanno detto gli scienziati.
La tecnologia funziona eliminando i radicali liberi, che sono prodotti dalla pelle ferita come una scottatura solare. Se non controllata, l’attività dei radicali liberi danneggia le cellule e, in ultima analisi, può provocare l’invecchiamento e il cancro della pelle.
La melanina nell’uomo e negli animali fornisce pigmentazione alla pelle, agli occhi e ai capelli.
La sostanza protegge le cellule dai danni del sole con una maggiore pigmentazione in risposta alla luce solare, un processo comunemente indicato come abbronzatura.
Lo stesso pigmento nella pelle elimina naturalmente anche i radicali liberi in risposta all’inquinamento ambientale dannoso da fonti industriali e dai gas di scarico delle automobili.
“Le persone non pensano alla loro vita quotidiana come a una lesione alla pelle”, ha detto l’autore co-corrispondente Dr. Kurt Lu, professore di dermatologia presso la Northwestern University Feinberg School of Medicine e dermatologo della Northwestern Medicine.
“Se cammini a viso scoperto ogni giorno sotto il sole, subisci un bombardamento costante di luce ultravioletta di bassa qualità. La situazione peggiora durante le ore di punta a mezzogiorno e durante la stagione estiva. Sappiamo che la pelle esposta al sole invecchia rispetto alla pelle protetta dai vestiti, che non mostra l’età così tanto”.
“Le lesioni alla pelle portano ai radicali liberi che causano infiammazione e distruggono il collagene”, ha detto Lu. “Questo è uno dei motivi per cui la pelle più anziana ha un aspetto molto diverso da quella più giovane”.
Quando gli scienziati hanno creato le nanoparticelle sintetiche ingegnerizzate con melanina, hanno modificato la struttura della melanina per avere una maggiore capacità di eliminazione dei radicali liberi.
“La melanina sintetica è in grado di eliminare più radicali per grammo rispetto alla melanina umana”, ha detto l’autore co-corrispondente Nathan Gianneschi, professore di chimica, scienza e ingegneria dei materiali, ingegneria biomedica e farmacologia alla Northwestern.
“È come una super melanina. È biocompatibile, degradabile, non tossica e trasparente quando viene strofinata sulla pelle. Nei nostri studi, agisce come una spugna efficace, rimuovendo i fattori dannosi e proteggendo la pelle”.
Una volta applicata sulla pelle, la melanina si deposita sulla superficie e non viene assorbita negli strati sottostanti.
“La melanina sintetica stabilizza e mette la pelle su un percorso di guarigione, che vediamo sia negli strati superiori che in tutto il corpo”, ha detto Gianneschi.
Gli scienziati, che studiano la melanina da quasi 10 anni, hanno testato per la prima volta la loro melanina sintetica come protezione solare.
“Ha protetto la pelle e le cellule dai danni”, ha detto Gianneschi. “Successivamente, ci siamo chiesti se la melanina sintetica, che funziona principalmente per assorbire i radicali, potesse essere applicata localmente dopo una lesione cutanea e avere un effetto curativo sulla pelle. A quanto pare funziona esattamente in questo modo”.
Lu immagina che la crema sintetica alla melanina venga utilizzata come booster di protezione solare per una maggiore protezione e come potenziatore nella crema idratante per promuovere la riparazione della pelle.
La crema potrebbe anche essere potenzialmente utilizzata per vesciche e piaghe aperte, ha detto Lu.
La crema topica calma il sistema immunitario
Gianneschi e Lu hanno scoperto che la crema sintetica alla melanina, assorbendo i radicali liberi dopo una lesione, calma il sistema immunitario.
Lo strato corneo, lo strato esterno delle cellule cutanee mature, comunica con l’epidermide sottostante. È lo strato superficiale, che riceve segnali dal corpo e dal mondo esterno.
Calmando l’infiammazione distruttiva su quella superficie, il corpo può iniziare a guarire invece di infiammarsi ancora di più.
“L’epidermide e gli strati superiori sono in comunicazione con tutto il corpo”, ha detto Lu. “Ciò significa che stabilizzare quegli strati superiori può portare a un processo di guarigione attiva”.
Come ha funzionato l’esperimento
Gli scienziati hanno usato una sostanza chimica per creare una reazione di vesciche a un campione di tessuto cutaneo umano in un piatto. La formazione di vesciche è apparsa come una separazione degli strati superiori della pelle l’uno dall’altro.
“Era molto infiammato, come una reazione all’edera velenosa”, ha detto Lu.
Hanno aspettato qualche ora, poi hanno applicato la loro crema topica alla melanina sulla pelle ferita. Nei primi giorni, la crema ha facilitato una risposta immunitaria aiutando inizialmente gli enzimi radicali della pelle a riprendersi, quindi interrompendo la produzione di proteine infiammatorie.
Questo ha dato il via a una cascata di risposte in cui hanno osservato un notevole aumento dei tassi di guarigione. Ciò includeva la conservazione di strati cutanei sani sottostanti.
Nei campioni che non hanno avuto il trattamento con crema alla melanina, la formazione di vesciche persisteva.
“Il trattamento ha l’effetto di impostare la pelle su un ciclo di guarigione e riparazione, orchestrato dal sistema immunitario”, ha detto Lu.
La melanina potrebbe proteggere le persone dalle tossine, compreso il gas nervino
La ricerca di Gianneschi e Lu ha incluso l’esame della melanina come colorante per i vestiti che agirebbe anche come assorbente per le tossine nell’ambiente, in particolare il gas nervino.
Hanno dimostrato che potevano tingere di nero un’uniforme militare con la melanina e che avrebbe assorbito il gas nervino.
La melanina assorbe anche i metalli pesanti e le tossine.
“Anche se può agire in questo modo naturalmente, l’abbiamo progettato per ottimizzare l’assorbimento di queste molecole tossiche con la nostra versione sintetica”, ha detto Gianneschi.
Gli scienziati hanno recentemente completato una prova che dimostra che le melanine sintetiche non sono irritanti per la pelle umana.
Data la loro osservazione che la melanina protegge il tessuto biologico dalle radiazioni ad alta energia, ipotizzano che questo potrebbe essere un trattamento efficace per le ustioni cutanee dovute all’esposizione alle radiazioni.
Inoltre, il promettente lavoro potrebbe fornire opzioni di trattamento per i pazienti oncologici in futuro, sottoposti a radioterapia.
Crediti: Yu Chen, Northwestern University
