Синтетические наночастицы меланина ускоряют заживление ран и восстановление тканей кожи.

В недавнем исследовании, опубликованном в npj Регенеративная медицинаИсследователи обсуждают способность наночастиц меланина поддерживать заживление ран у мышей. Эффекты на гистологическом и генном уровнях были изучены и подтверждены на биомиметических моделях и эксплантатах кожи человека.

Изучать: Местное применение синтетического меланина способствует восстановлению тканей.. Изображение предоставлено: Алексей Бойко / Shutterstock.com

Как кожа реагирует на повреждения?

Острая травма кожи требует здоровой микросреды для правильного заживления; однако присутствие активных форм кислорода (АФК) предотвращает это восстановление. Меланин, молекула пигмента кожи, играет неотъемлемую роль в очистке кожи от АФК в присутствии ультрафиолетового (УФ) излучения и вырабатывается в более высоких количествах, когда кожа подвергается воздействию токсинов.

Кожа человека – самый крупный орган, подвергающийся токсическому воздействию окружающей среды. Некоторые из этих воздействий включают УФ-излучение, случайные или хирургические травмы и хронические раны.

Множество путей пересекаются и взаимодействуют, обеспечивая здоровую регенерацию кожного барьера. Эти пути включают широкий спектр типов клеток и цитокинов, факторов роста и молекул.

Окислительный стресс является основной причиной плохого заживления кожи и возникает из-за избытка АФК. На низких уровнях АФК ингибируют потенциально патогенные бактерии и усиливают регенеративные сигнальные пути. Однако когда АФК подавляют антиоксидантную способность ткани, в результате нарушения молекулярных путей возникает повреждение клеток, вызывающее тем самым воспаление.

Природные антиоксиданты, такие как куркумин, хитозан и цитрат, были добавлены в наночастицы и гидрогели для ускорения заживления ран. Однако эти антиоксиданты не смогли полностью реализовать свой потенциал, поскольку они плохо биосовместимы, что снижает их биодоступность в поврежденных тканях.

Меланин является мощным антиоксидантом и поглотителем свободных радикалов, который на более высоких уровнях экспрессируется в коже, подвергающейся воздействию УФ-излучения, и защищает кожу от фотоповреждений, вызванных свободными радикалами, индуцированными УФ-излучением.

Об исследовании

В текущем исследовании изучается способность синтетической молекулы меланина, предназначенной для местного применения на поврежденной коже, ускорять заживление ран на коже, поврежденной воздействием токсичных химикатов или ультрафиолетового излучения.

Исследователи использовали две синтетические частицы меланина (SMP), которые представляют собой наночастицы с низкой и высокой площадью поверхности (SMP)._Ло и СМП_Приветсоответственно). Предполагается, что SMP_Привет будет лучшим мусорщиком, что приведет к лучшему заживлению ран.

Оба SNP применялись местно на поврежденной коже живых мышей, которые ранее подвергались воздействию азотистого иприта (НМ) или УФ-излучения, а также на эксплантате кожи человека с химическими ранами.

Более быстрое заживление ран

Результаты показывают, что SMP могут уменьшить воспаление кожи и ускорить заживление ран.

Применение СМП через два, 24 и 48 часов после ран, вызванных НМ, вызывало заметно более быстрое заживление с образованием струпьев и освобождением к 11 дням от повреждения в СМ._Привет группе по сравнению с 30% в SM_Ло группе и ни одного в контрольной группе. Размер раны был значительно уменьшен у животных, обработанных СМП, после воздействия как НМ, так и УФ-излучения.

СМП_Привет имел более высокую активность по улавливанию свободных радикалов при более низких концентрациях; однако оба типа частиц вышли на плато при одинаковой концентрации около 100 мкг. SMP соответствовали другим антиоксидантам или превосходили их по своей очищающей способности.

SMP уменьшают передачу воспалительных сигналов

Применение SMP приводило к снижению экспрессии маркера воспаления матриксной металлопротеиназы 9 (MMP-9). Одновременно наблюдалось ингибирование фосфорилирования ERK1/2, что подавляло передачу сигналов провоспалительного пути MAPK, индуцированную повреждением, связанным с NM.

SMP модулируют иммунные реакции

SMP также регулируют системный иммунный ответ на повреждение кожи. Об этом свидетельствовало увеличение количества противовоспалительных и репаративных клеток, собирающихся в области повреждения, при модулированном иммунном ответе на системном уровне.

SMP повышают антиоксидантную способность

Супероксиддисмутаза (СОД) — ключевой антиоксидантный фермент, который действует на высокореактивные супероксидные радикалы, которые впоследствии превращаются в перекись водорода (H₂О₂). ЧАС₂О₂ обладает антибактериальной активностью, а также является ключевым регулятором множества воспалительных путей. Это, в дополнение к удалению повреждающих супероксидных радикалов, может объяснять активность СОД в предотвращении окислительного повреждения и содействии заживлению.

Применение СМП сопровождалось восстановлением активности СОД кожи, которая заметно снижалась после повреждения, вызванного НМ. В SMP это было более очевидно._Привет группа. Другие антиоксидантные ферменты, такие как каталаза, не пострадали.

Целебные эффекты СМП были частично опосредованы восстановлением активности СОД, поскольку ингибирование этого фермента приводило к частичному ингибированию благоприятных эффектов СМП. Эти эффекты наблюдались в течение 24 часов после применения.

СМП_Ло защищенные эксплантаты кожи человека

В модели кожи человека SMP_Ло противодействовало травмирующим эффектам после воздействия ЯМ. СМП_Привет Частицы более эффективно способствовали заживлению ран за счет увеличения воздействия меланина.

Улучшение можно было наблюдать как визуально, так и при патологоанатомическом исследовании по сравнению с контролем. Соответствующие изменения наблюдались и на молекулярном уровне.

СМП_Ло усиление ангиогенеза, что имеет решающее значение для заживления ран. Для сравнения, СМП_Привет не вызывал этой активности, несмотря на большую площадь поверхности.

Каковы последствия?

В целом, результаты показывают, что биомиметические SMP являются эффективным местным вмешательством для ускорения заживления острых химических и УФ-ран.».

Этому благоприятному профилю способствуют многочисленные характеристики, включая присущую им биосовместимость, а также их настраиваемый размер, поверхностный заряд и площадь поверхности, что облегчает доставку их к поврежденной коже. СМП обладают огромным потенциалом в качестве будущих терапевтических молекул.