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Pour que d’autres molécules pénètrent dans la peau – l’un des organes les plus grands et les plus accessibles du corps humain – il est impossible aux traitements médicamenteux et même cosmétiques de pénétrer les couches profondes. 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 et souvent douloureuses.

Mais une nouvelle approche développée par des chercheurs de l’Université Bar-Ilan (BIU) à Ramat Gan offre une solution innovante pour surmonter ces deux obstacles . En combinant des techniques de nanotechnologie et d’optique , ils ont produit de minuscules particules de diamant nanométriques si petites qu’elles peuvent pénétrer la peau pour délivrer une variété de remèdes. 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 même le besoin de certaines biopsies.
Les nanodiamants à base de carbone sont actuellement fabriqués en faisant exploser un explosif dans une cuve de réacteur pour fournir de la chaleur et de la pression. Les particules de diamant doivent ensuite être retirées et purifiées des éléments contaminants massés autour d’elles. Le processus est rapide et bon marché, mais les nanodiamants s’agrègent et sont de taille et de pureté variables. Ils peuvent être utilisés comme agents antimicrobiens en raison de certaines de leurs propriétés, notamment la taille, la forme et la biocompatibilité, qui les rendent parfaitement adaptés au développement de monothérapies efficaces et adaptées, y compris les vaccins ou l’administration de médicaments.

 Cette innovation vient d’être publiée sous le titre « Noninvasive Nanodiamond Skin Permeation Profiling Using a Phase Analysis Method: Ex Vivo Experiments » dans la revue scientifique ACS Nano par des chercheurs de l’Institut de nanotechnologie et de matériaux avancés de BIU, en coopération avec la faculté d’ingénierie Kofkin et département de chimie.

Comment sont produits les nanodiamants artificiels ?

Les nanodiamants artificiels – 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, la température et la 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.

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 BIU 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.

La méthode optique développée par l’équipe leur permet d’identifier les concentrations relatives de particules de nanodiamants 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. Il s’agit d’une découverte unique en soi, car les lasers à longueur d’onde rouge sont généralement utilisés dans les examens et les 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 », a déclaré le professeur Dror Fixler, directeur de l’Institut de nanotechnologie et des matériaux avancés de BIU 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.

 

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