Las partículas de nicotina de los parches adheridos a la piel consiguen penetrar en el organismo y ayudan a dejar de fumar, pero sólo porque las partículas no superan los 100 nanómetros (cada uno de los cuales es una milésima de centímetro).
Para que otras moléculas entren en la piel -uno de los órganos más grandes y accesibles del cuerpo humano- es imposible que los tratamientos medicinales e incluso cosméticos penetren en las capas profundas. Como las partículas son tan pequeñas y difíciles de ver, es igualmente difícil determinar su ubicación exacta en el interior del cuerpo, información necesaria para garantizar que lleguen al tejido deseado. En la actualidad, esta información se obtiene mediante biopsias invasivas y a menudo dolorosas.
Pero un nuevo enfoque desarrollado por investigadores de la Universidad de Bar-Ilan (BIU) en Ramat Gan ofrece una solución innovadora para superar ambos obstáculos. Combinando técnicas de nanotecnología y óptica, produjeron partículas nanométricas de diamante tan pequeñas que pueden penetrar en la piel para administrar diversos remedios. Además, crean un método óptico seguro, basado en el láser, que cuantifica la penetración de los nanodiamantes en las distintas capas de la piel y determina su ubicación y concentración en el tejido corporal de forma no invasiva, eliminando incluso la necesidad de realizar algunas biopsias.
En la actualidad, los nanodiamantes a base de carbono se fabrican detonando un explosivo en un recipiente reactor para proporcionar calor y presión. A continuación, hay que extraer las partículas de diamante y purificarlas de los elementos contaminantes que las rodean. El proceso es rápido y barato, pero los nanodiamantes se agregan y son de tamaño y pureza variables.
Pueden utilizarse como agentes antimicrobianos gracias a algunas de sus propiedades, como el tamaño, la forma y la biocompatibilidad, que los hacen muy adecuados para el desarrollo de nanoterapias eficaces y adaptadas, incluidas las vacunas o la administración de fármacos.
Esta innovación se acaba de publicar con el título “Noninvasive Nanodiamond Skin Permeation Profiling Using a Phase Analysis Method: Ex Vivo Experiments” en la revista científica ACS Nano por investigadores del Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de BIU, en colaboración con la Facultad de Ingeniería y el departamento de química de Kofkin.
¿Cómo se producen los nanodiamantes artificiales?
Los nanodiamantes artificiales se producen detonando explosivos dentro de una cámara cerrada. En estas condiciones, la alta temperatura y la presión hacen que los átomos de carbono de los explosivos se fusionen. Los nanodiamantes creados en el proceso son lo suficientemente pequeños como para penetrar en los tejidos -e incluso en las células- sin causar daños.
Al igual que los camiones que hacen repartos, los diamantes artificiales pueden suministrar diversos medicamentos a los objetivos previstos, y su distancia y ubicación pueden controlarse gracias a su diminuto tamaño. El enfoque de la administración de fármacos mediante nanopartículas ya ha demostrado su eficacia en investigaciones anteriores.
Los nanodiamantes recién desarrollados en la BIU también han demostrado ser eficaces antioxidantes. Esta propiedad garantiza que las partículas que penetren en el cuerpo sean seguras y terapéuticas, ya que sus propiedades químicas permiten recubrirlas con medicamentos antes de su inserción en el organismo.
El método óptico desarrollado por el equipo les permite identificar las concentraciones relativas de partículas de nanodiamante en las distintas capas de la piel (epidermis, dermis y grasa) mediante una detección segura y no invasiva basada en un láser de longitud de onda azul. Se trata de un hallazgo único en sí mismo porque los láseres de longitud de onda roja se utilizan generalmente en los exámenes y tratamientos médicos en humanos.
Para determinar su ubicación y concentración en la piel, los pacientes se exponen brevemente al rayo láser azul. Un sistema óptico crea una imagen tridimensional similar a una fotografía, a través de la cual se pueden extraer los cambios ópticos en el tejido tratado y compararlos con el tejido adyacente no tratado mediante un algoritmo especialmente creado.
“Se trata de un avance importante en dermatología y en ingeniería óptica”, afirma el profesor Dror Fixler, director del Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de la BIU y miembro del equipo de investigación.
“Podría abrir la puerta al desarrollo de fármacos aplicados a través de la piel junto a modernos preparados cosméticos que utilicen nanotecnología avanzada”.
La investigación de Fixler, asistido por la investigadora Channa Shapira y otros, demuestra la importancia de la innovación óptica en la aplicación clínica.
