La peau est l’un des organes les plus grands et les plus accessibles du corps humain, mais pénétrer ses couches profondes pour des traitements médicinaux et cosmétiques échappe encore à la science.
Bien qu’il existe certains remèdes, tels que les patchs à la nicotine pour arrêter de fumer, administrés par voie cutanée, cette méthode de traitement est rare car les particules qui pénètrent ne doivent pas dépasser 100 nanomètres. Créer des outils efficaces en utilisant de si petites particules est un grand défi. Parce que les particules sont si petites et difficiles à voir, il est tout aussi difficile de déterminer leur emplacement exact à l’intérieur du corps, information nécessaire pour s’assurer qu’elles atteignent le tissu cible prévu. Aujourd’hui, ces informations sont obtenues par des biopsies invasives, souvent douloureuses.
Une nouvelle approche, développée par des chercheurs de l’Université Bar-Ilan en Israël, fournit une solution innovante pour surmonter ces deux défis. En combinant des techniques de nanotechnologie et d’optique, ils ont produit de minuscules particules de diamant (nanométriques) si petites qu’elles sont capables de pénétrer la peau pour délivrer des remèdes médicinaux et cosmétiques. De plus, ils ont créé une méthode optique laser sûre qui quantifie la pénétration des nanodiamants dans les différentes couches de la peau et détermine leur emplacement et leur concentration dans les tissus corporels de manière non invasive, éliminant ainsi le besoin d’une biopsie.
Cette innovation vient d’être publiée par des chercheurs de l’Institut universitaire de nanotechnologie et de matériaux avancés, en coopération avec la faculté d’ingénierie et le département de chimie Kofkin, dans la revue scientifique ACS Nano.
Les nanodiamants, d’une taille d’un millionième de millimètre, sont produits en faisant exploser des explosifs à l’intérieur d’une chambre fermée. Dans ces conditions, une température et une pression élevées provoquent la fusion des atomes de carbone présents dans les explosifs. Les nanodiamants créés au cours du processus sont suffisamment petits pour pénétrer les tissus, et même les cellules, sans causer de dommages.
Nanodiamants et administration de médicaments
Tout comme les camions qui effectuent des livraisons, les diamants artificiels peuvent livrer divers médicaments aux cibles visées, et leur distance et leur emplacement peuvent être contrôlés en raison de la taille minuscule des nanodiamants. L’approche de l’administration de médicaments à l’aide de nanoparticules a déjà fait ses preuves dans des recherches antérieures.
Les nanodiamants nouvellement développés à l’Université Bar-Ilan se sont également avérés des antioxydants efficaces. Cette propriété garantit que les particules pénétrant dans le corps sont à la fois sûres et thérapeutiques, car leurs propriétés chimiques leur permettent d’être recouvertes de médicaments avant leur insertion dans le corps.
Suivi des nanodiamants par l’optique
La méthode optique développée par l’équipe de recherche leur permet d’identifier les concentrations relatives de nanodiamants de particules dans les différentes couches de la peau (épiderme, derme et graisse) grâce à une détection sûre et non invasive basée sur un laser à longueur d’onde bleue, une découverte unique en soi étant donné le fait que les lasers à longueur d’onde rouge sont généralement utilisés dans les examens et traitements médicaux humains. Pour déterminer leur emplacement dans la peau et à quelle concentration, les patients sont brièvement exposés au faisceau laser bleu. Un système optique crée une image 3D semblable à une photographie à travers laquelle les changements optiques dans les tissus traités peuvent être extraits et comparés aux tissus adjacents non traités à l’aide d’un algorithme spécialement créé.
« Il s’agit d’un développement significatif en dermatologie et en ingénierie optique », déclare le professeur Dror Fixler, directeur de l’Institut des nanotechnologies et des matériaux avancés de l’université Bar-Ilan et membre de l’équipe de recherche. « Cela pourrait ouvrir la porte au développement de médicaments appliqués à travers la peau aux côtés de préparations cosmétiques modernes utilisant des nanotechnologies avancées. » La recherche de Fixler, assistée par la chercheuse Channa Shapira et d’autres, démontre l’importance de l’innovation optique dans l’application clinique.
Channa Shapira et al, Profilage non invasif de la perméation cutanée au nanodiamant à l’aide d’une méthode d’analyse de phase : expériences ex vivo, ACS Nano (2022). DOI : 10.1021/acsnano.2c03613