La nueva crema “Super Melanin” trata las lesiones cutáneas provocadas por quemaduras solares y químicas

Investigadores de la Universidad Northwestern han creado una crema de melanina sintética que protege y cura la piel de la luz solar y del daño ambiental eliminando los radicales libres. Tiene aplicaciones potenciales en protección solar, cicatrización de heridas y como defensa contra toxinas ambientales, con ensayos clínicos en el horizonte. Arriba se muestra la piel inflamada Radicales libres (verde) dentro de la piel. Las ROS son “especies reactivas de oxígeno” o radicales libres. Crédito: Yu Chen, Universidad Northwestern

La crema sintética también brinda protección a la piel contra el daño solar.

Imagine una crema para la piel que trate los daños causados ​​por la exposición diaria al sol y las toxinas ambientales. Los científicos de la Universidad Northwestern han desarrollado una melanina sintética con la capacidad de hacer precisamente eso.

Se ha demostrado que esta melanina sintética, diseñada para imitar la melanina natural de la piel humana, acelera la cicatrización de heridas cuando se aplica tópicamente sobre la piel afectada. Estos efectos ocurren en la propia piel y sistémicamente en todo el cuerpo.

Los científicos dijeron que cuando se aplica en una crema, la melanina sintética puede proteger la piel de la exposición al sol y curar la piel dañada por el sol o quemaduras químicas. Esta técnica actúa eliminando los radicales libres producidos por la piel lesionada, como las quemaduras solares. Dejar sin controlar la actividad de los radicales libres daña las células y eventualmente puede provocar envejecimiento de la piel y cáncer de piel.

El estudio fue publicado recientemente en la revista medicina regenerativa npj.

La melanina que se encuentra en humanos y animales proporciona pigmentación a la piel, los ojos y el cabello. El material protege las células del daño solar y al mismo tiempo aumenta la pigmentación en respuesta a la luz solar, un proceso comúnmente conocido como bronceado. El mismo pigmento de la piel elimina naturalmente los radicales libres en respuesta a la dañina contaminación ambiental proveniente de fuentes industriales y los gases de escape de los automóviles.

“La gente no cree que su vida diaria sea una lesión en la piel”, dijo el coautor Dr. Kurt Lo, profesor de Dermatología Eugene y Gloria Bauer en la Universidad de Eugene. Northwestern University Feinberg School of Medicine y dermatólogo de Northwestern Medicine. “Si caminas sin ropa todos los días bajo el sol, te bombardean constantemente con rayos ultravioleta de baja intensidad. Esto se agrava durante las horas punta del mediodía y en la temporada de verano. Sabemos que la piel expuesta al sol envejece en comparación con la piel protegida por ropa, que no muestra el envejecimiento casi tanto.

B-roll del laboratorio de dermatología del autor del estudio, el Dr. Kurt Lo. Crédito: Universidad del Noroeste

La piel también envejece debido al envejecimiento y a factores ambientales externos, incluida la contaminación ambiental.

“Todos estos ataques a la piel dan lugar a radicales libres que causan inflamación y descomponen el colágeno”, dijo Lu. “Esta es una de las razones por las que la piel envejecida se ve tan diferente a la piel más joven”.

Cuando los científicos crearon nanopartículas sintéticas diseñadas con melanina, modificaron la estructura de la melanina para que tuviera una mayor capacidad de eliminar los radicales libres.

La melanina artificial se aplica sobre la piel inflamada. Justo debajo de la superficie de la piel se encuentran los radicales libres verdes, también conocidos como ROS o “especies reactivas de oxígeno”. Crédito: Yu Chen, Universidad Northwestern

“La melanina sintética es capaz de eliminar más radicales por gramo que la melanina humana”, dijo el coautor Nathan Giannishi, profesor de química, ciencia e ingeniería de materiales, ingeniería biomédica y farmacología en la Universidad Northwestern. “Es como la súper melanina. Es biocompatible, biodegradable, no tóxica y transparente cuando se frota sobre la piel. En nuestros estudios, actúa como una esponja eficaz, eliminando agentes nocivos y protegiendo la piel”.

Una vez aplicada sobre la piel, la melanina permanece en la superficie y no se absorbe en las capas inferiores.

“La melanina sintética estabiliza la piel y la encamina hacia la curación, lo que vemos en las capas superiores y en todo el cuerpo”, dijo Giannishi.

Cambiando a una nueva teoría

Los científicos, que han estado estudiando la melanina durante casi 10 años, probaron por primera vez la melanina sintética como protector solar.

“Protegió la piel y las células de la piel del daño”, dijo Giannici. “A continuación, nos preguntamos si la melanina sintética, que funciona principalmente como absorbente de radicales, podría aplicarse tópicamente después de una lesión en la piel y tener un efecto curativo en la piel. Resulta que funciona exactamente de esa manera”.

Lu prevé que la crema de melanina sintética se utilizará como refuerzo de protección solar para mayor protección y como refuerzo en cremas hidratantes para promover la reparación de la piel.

Ilustración de la capa sintética de melanina sobre la piel inflamada. Crédito: Yu Chen, Universidad Northwestern

“Puedes usarlo antes de salir al sol y después de estar al sol”, dijo Lu. “En ambos casos, mostramos una reducción en el daño y la inflamación de la piel. Se protege y se repara la piel al mismo tiempo. Es una reparación continua”.

La crema también se puede utilizar para tratar ampollas y llagas abiertas, dijo Lu.

Una crema tópica que calma el sistema inmunológico

Giannishi y Lu descubrieron que la crema de melanina sintética, al absorber los radicales libres después de una lesión, calma el sistema inmunológico. El estrato córneo, la capa exterior de células maduras de la piel, se comunica con la epidermis que se encuentra debajo. Es la capa superficial la que recibe las señales del cuerpo y del mundo exterior. Al calmar la inflamación destructiva en esta superficie, el cuerpo puede comenzar a sanar en lugar de inflamarse más.

“La piel y las capas superiores están en comunicación con todo el cuerpo”, dijo Lu. “Esto significa que estabilizar esas capas superiores puede conducir a un proceso de curación activo”.

¿Cómo funcionó el experimento?

Los científicos utilizaron una sustancia química para provocar una reacción violenta a una muestra de tejido de piel humana en un plato. Las úlceras aparecieron cuando las capas superiores de la piel se separaron entre sí.

“Fue muy inflamado, como una reacción de hiedra venenosa”, dijo Law.

La piel ahora está restaurada después de haber sido tratada con melanina artificial. Piel inflamada. Crédito: Yu Chen, Universidad Northwestern

Espere unas horas y luego aplique crema de melanina tópica en la piel afectada. Durante los primeros días, la crema facilitó la respuesta inmune ayudando primero a recuperarse las enzimas eliminadoras de radicales de la piel y luego deteniendo la producción de proteínas inflamatorias. Esto inició una cascada de respuestas en las que observaron un aumento significativo en las tasas de curación. Esto incluía mantener las capas sanas de piel debajo. En las muestras que no fueron tratadas con crema de melanina, las úlceras persistieron.

“El tratamiento tiene el efecto de poner la piel en un ciclo de curación y reparación, regulado por el sistema inmunológico”, dijo Lu.

La melanina puede proteger a las personas de toxinas, incluido el gas nervioso

Giannici y Lo estudian la melanina como parte de programas de investigación financiados por el Departamento de Defensa de EE. UU. (DOD) y el Instituto Institutos Nacionales de Salud (Institutos Nacionales de Salud). Esto incluyó considerar la melanina como un pigmento de la ropa que también actuaría como un absorbente de toxinas en el medio ambiente, particularmente el gas nervioso. Demostraron que podían teñir uniformes militares de negro con melanina y que ésta absorbería el gas nervioso.

La melanina también absorbe metales pesados ​​y toxinas. “Aunque puede funcionar de esta manera de forma natural, lo diseñamos para mejorar la absorción de estas moléculas tóxicas con nuestra versión sintética”, dijo Giannishi.

B-roll del laboratorio de química del autor del estudio Nathan Giannishi. Crédito: Universidad del Noroeste

Los científicos están llevando a cabo la traducción clínica y las pruebas de la eficacia de la crema de melanina sintética. En un paso preliminar, los científicos completaron recientemente un experimento que muestra que la melanina sintética no causa irritación en la piel humana.

Dado que han observado que la melanina protege los tejidos biológicos de la radiación de alta energía, creen que este podría ser un tratamiento eficaz para las quemaduras de la piel provocadas por la exposición a la radiación.

Este prometedor trabajo puede proporcionar opciones de tratamiento para futuros pacientes con cáncer sometidos a radioterapia.

Referencia: “La aplicación tópica de melanina sintética promueve la reparación de tejidos” por Dauren Biyashev, Zofia E. Siwicka, Ummiye V. Onay, Michael Demczuk, Dan Xu, Madison K. Ernst, Spencer T. Evans, Cuong V. Nguyen, Florencia A. Hijo, Navjeet K. Pablo, Naniki C. McCallum, Omar K. Alegría, Stephen D. Miller, Nathan C. Giannishi y Kurt Q. Low, 2 de noviembre de 2023, medicina regenerativa npj.
doi: 10.1038/s41536-023-00331-1

Otros autores del noroeste incluyen: Doreen Biashev, Zofia Siwicka, Omi Onai, Michael Demchuk, Madison Ernst, Spencer Evans, Cuong Nguyen, Florencia Son, Navjit Paul, Naniki McCallum, Omar Farha, Stephen Miller y Dan Shaw.

La investigación fue financiada por la subvención U54 AR079795 del Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel, los Institutos Nacionales de Salud y la subvención FA9550-18-1-0142 del Departamento de Defensa.