La pelle è uno degli organi più grandi e più accessibili del corpo umano, ma la penetrazione nei suoi strati profondi per i trattamenti medici e cosmetici è ancora un’impresa difficile per la scienza.
Sebbene esistano alcuni rimedi – come i cerotti alla nicotina per smettere di fumare – somministrati attraverso la pelle, questo metodo di trattamento è raro poiché le particelle che penetrano non devono essere più grandi di 100 nanometri (un millesimo di centimetro).
Creare strumenti efficaci utilizzando particelle così piccole è una grande sfida.
Poiché le particelle sono così piccole e difficili da vedere, è altrettanto difficile determinare la loro esatta posizione all’interno del corpo, informazione necessaria per garantire che raggiungano il tessuto bersaglio previsto. Oggi queste informazioni si ottengono attraverso biopsie invasive e spesso dolorose.
Un nuovo approccio, sviluppato dai ricercatori della Bar-Ilan University in Israele, offre una soluzione innovativa per superare entrambe le sfide. Combinando tecniche di nanotecnologia e di ottica, hanno prodotto minuscole particelle di diamante (nanometriche) così piccole da essere in grado di penetrare nella pelle per somministrare rimedi medicinali e cosmetici. Inoltre, hanno creato un metodo ottico sicuro, basato sul laser, che quantifica la penetrazione dei nanodiamanti nei vari strati della pelle e determina la loro posizione e concentrazione all’interno del tessuto corporeo in modo non invasivo, eliminando la necessità di una biopsia.
Questa innovazione è stata appena pubblicata dai ricercatori dell’Istituto di nanotecnologia e materiali avanzati dell’Università, in collaborazione con la Facoltà di ingegneria Kofkin e il Dipartimento di chimica, sulla rivista scientifica ACS Nano.
I nanodiamanti – delle dimensioni di un milionesimo di millimetro – vengono prodotti facendo esplodere degli esplosivi all’interno di una camera chiusa. In queste condizioni, l’alta temperatura e la pressione provocano la fusione degli atomi di carbonio presenti negli esplosivi. I nanodiamanti creati nel processo sono abbastanza piccoli da penetrare nei tessuti, e persino nelle cellule, senza causare danni.
Proprio come i camion che effettuano le consegne, i diamanti artificiali possono veicolare vari farmaci ai bersagli previsti, la cui distanza e posizione possono essere controllate grazie alle dimensioni minime dei nanodiamanti. L’approccio alla somministrazione di farmaci tramite nanoparticelle si è già dimostrato efficace in precedenti ricerche.
I nanodiamanti appena sviluppati dall’Università Bar-Ilan si sono dimostrati anche efficaci antiossidanti. Questa proprietà garantisce che le particelle che penetrano nell’organismo siano sicure e terapeutiche, poiché le loro proprietà chimiche consentono di rivestirle con farmaci prima di inserirle nel corpo.
Il metodo ottico sviluppato dal team di ricerca consente di identificare le concentrazioni relative di nanodiamanti nei diversi strati della pelle (epidermide, derma e grasso) attraverso un rilevamento sicuro e non invasivo basato su un laser a lunghezza d’onda blu, una scoperta di per sé unica, dato che i laser a lunghezza d’onda rossa sono generalmente utilizzati negli esami e nei trattamenti medici umani.
Per determinare la loro posizione nella pelle e in quale concentrazione, i pazienti vengono esposti brevemente al raggio laser blu. Un sistema ottico crea un’immagine tridimensionale simile a una fotografia, attraverso la quale è possibile estrarre i cambiamenti ottici nei tessuti trattati e confrontarli con quelli adiacenti non trattati, grazie a un algoritmo appositamente creato.
“Si tratta di uno sviluppo significativo in dermatologia e nell’ingegneria ottica“, afferma il Prof. Dror Fixler, Direttore dell’Istituto di Nanotecnologia e Materiali Avanzati dell’Università Bar-Ilan e membro del team di ricerca. “Potrebbe aprire le porte allo sviluppo di farmaci applicati attraverso la pelle insieme a moderni preparati cosmetici che utilizzano nanotecnologie avanzate“. La ricerca di Fixler, coadiuvato dalla ricercatrice Channa Shapira e da altri, dimostra l’importanza dell’innovazione ottica nell’applicazione clinica.
