Krim “Super Melanin” yang baru mengobati luka kulit akibat sengatan matahari dan luka bakar kimia

Krim sintetis juga memberikan perlindungan pada kulit dari kerusakan akibat sinar matahari.

Bayangkan sebuah krim kulit yang mengatasi kerusakan akibat paparan sinar matahari dan racun lingkungan setiap hari. Para ilmuwan di Northwestern University telah mengembangkan melanin sintetis dengan kemampuan melakukan hal tersebut.

Melanin sintetis ini, dirancang untuk meniru melanin alami kulit manusia, telah terbukti mempercepat penyembuhan luka bila dioleskan pada kulit yang terkena. Efek ini terjadi pada kulit itu sendiri dan secara sistemik di seluruh tubuh.

Para ilmuwan mengatakan bahwa ketika dioleskan dalam bentuk krim, melanin sintetis dapat melindungi kulit dari paparan sinar matahari dan menyembuhkan kulit yang rusak akibat sinar matahari atau luka bakar kimia. Teknik ini bekerja dengan menghilangkan radikal bebas yang dihasilkan oleh kulit yang terluka, seperti sengatan matahari. Membiarkan aktivitas radikal bebas tidak terkendali akan merusak sel dan pada akhirnya dapat menyebabkan penuaan kulit dan kanker kulit.

Studi ini baru-baru ini dipublikasikan di jurnal obat regeneratif npj.

Melanin yang ditemukan pada manusia dan hewan memberikan pigmentasi pada kulit, mata, dan rambut. Bahan ini melindungi sel Anda dari kerusakan akibat sinar matahari sekaligus meningkatkan pigmentasi sebagai respons terhadap sinar matahari – sebuah proses yang biasa disebut penyamakan. Pigmen yang sama di kulit Anda secara alami menghilangkan radikal bebas sebagai respons terhadap polusi lingkungan yang berbahaya dari sumber industri dan asap knalpot mobil.

“Orang-orang tidak berpikir bahwa kehidupan sehari-hari mereka adalah sebuah cedera pada kulit mereka,” kata rekan penulis Dr. Kurt Lo, Profesor Dermatologi Eugene dan Gloria Bauer di Universitas Eugene. Universitas Barat Laut Fakultas Kedokteran Feinberg dan dokter kulit di Northwestern Medicine. “Jika Anda berjalan-jalan tanpa pakaian setiap hari di bawah sinar matahari, Anda akan dibombardir dengan sinar UV tingkat rendah yang terus-menerus. Hal ini diperburuk pada jam-jam puncak siang hari dan musim panas. Kita tahu bahwa kulit yang terkena sinar matahari menua dibandingkan dengan kulit yang dilindungi oleh sinar matahari. pakaian, yang tidak menunjukkan penuaan yang hampir sama.

B-roll dari laboratorium dermatologi penulis studi Dr. Kurt Lo. Kredit: Universitas Northwestern

Kulit juga menua karena penuaan dan faktor lingkungan luar, termasuk pencemaran lingkungan.

“Semua gangguan pada kulit ini menimbulkan radikal bebas yang menyebabkan peradangan dan memecah kolagen,” kata Lu. “Inilah salah satu alasan mengapa kulit yang menua terlihat sangat berbeda dengan kulit yang lebih muda.”

Ketika para ilmuwan menciptakan nanopartikel sintetik yang direkayasa dengan melanin, mereka memodifikasi struktur melanin agar memiliki kemampuan lebih tinggi dalam menangkap radikal bebas.

Melanin buatan dioleskan pada kulit yang meradang. Tepat di bawah permukaan kulit terdapat radikal bebas hijau, yang juga dikenal sebagai ROS, atau “spesies oksigen reaktif”. Kredit: Yu Chen, Universitas Northwestern

“Melanin sintetis mampu menghilangkan lebih banyak radikal per gramnya dibandingkan melanin manusia,” kata rekan penulis Nathan Giannishi, profesor kimia, ilmu dan teknik material, teknik biomedis dan farmakologi di Northwestern University. “Ini seperti super melanin. Ini biokompatibel, dapat terurai secara hayati, tidak beracun dan jernih ketika digosok pada kulit. Dalam penelitian kami, ia bertindak sebagai spons yang efektif, menghilangkan zat berbahaya dan melindungi kulit.”

Setelah dioleskan ke kulit, melanin tetap berada di permukaan dan tidak terserap ke lapisan di bawahnya.

“Melanin sintetis menstabilkan kulit dan menempatkannya pada jalur penyembuhan, yang kita lihat di lapisan atas dan di seluruh tubuh,” kata Giannishi.

Beralih ke teori baru

Para ilmuwan, yang telah mempelajari melanin selama hampir 10 tahun, pertama kali menguji melanin sintetis sebagai tabir surya.

“Ini melindungi kulit dan sel-sel kulit dari kerusakan,” kata Giannici. “Selanjutnya, kami bertanya-tanya apakah melanin sintetis, yang berfungsi terutama sebagai penyerap radikal, dapat dioleskan setelah cedera kulit dan memiliki efek penyembuhan pada kulit? Ternyata cara kerjanya persis seperti itu.”

Lu membayangkan krim melanin sintetis akan digunakan sebagai penguat tabir surya untuk perlindungan tambahan dan sebagai penguat pelembab untuk meningkatkan perbaikan kulit.

Ilustrasi lapisan sintetis melanin di atas kulit yang meradang. Kredit: Yu Chen, Universitas Northwestern

“Anda bisa memakainya sebelum keluar rumah dan setelah berjemur,” kata Lu. “Dalam kedua kasus tersebut, kami menunjukkan penurunan kerusakan dan peradangan kulit. Anda melindungi dan memperbaiki kulit pada saat yang sama. Ini adalah perbaikan berkelanjutan.”

Krim ini juga bisa digunakan untuk mengobati lecet dan luka terbuka, kata Lu.

Krim topikal yang menenangkan sistem kekebalan tubuh

Giannishi dan Lu menemukan bahwa krim melanin sintetis, dengan menyerap radikal bebas setelah cedera, menenangkan sistem kekebalan tubuh. Stratum korneum, lapisan luar sel kulit matang, berhubungan dengan epidermis di bawahnya. Ini adalah lapisan permukaan yang menerima sinyal dari tubuh dan dunia luar. Dengan menenangkan peradangan destruktif pada permukaan ini, tubuh dapat mulai pulih dan tidak menjadi semakin meradang.

“Kulit dan lapisan atas berkomunikasi dengan seluruh tubuh,” kata Lu. “Ini berarti menstabilkan lapisan atas tersebut dapat mengarah pada proses penyembuhan aktif.”

Bagaimana eksperimennya berhasil?

Para ilmuwan menggunakan bahan kimia untuk menyebabkan reaksi keras terhadap sampel jaringan kulit manusia di dalam piring. Bisul muncul ketika lapisan atas kulit terpisah satu sama lain.

“Itu sangat meradang, seperti reaksi racun ivy,” kata Law.

Kulit kini pulih setelah dirawat dengan melanin buatan. Kulit yang meradang. Kredit: Yu Chen, Universitas Northwestern

Tunggu beberapa jam, lalu oleskan krim melanin topikal pada kulit yang terkena. Selama beberapa hari pertama, krim ini memfasilitasi respon imun dengan terlebih dahulu membantu pemulihan enzim pembasmi radikal bebas di kulit, dan kemudian dengan menghentikan produksi protein inflamasi. Hal ini mengawali serangkaian tanggapan di mana mereka mengamati peningkatan signifikan dalam angka kesembuhan. Termasuk menjaga kesehatan lapisan kulit di bawahnya. Pada sampel yang tidak diobati dengan krim melanin, bisul tetap ada.

“Perawatan ini memiliki efek menempatkan kulit pada siklus penyembuhan dan perbaikan, yang diatur oleh sistem kekebalan tubuh,” kata Lu.

Melanin dapat melindungi manusia dari racun termasuk gas saraf

Giannici dan Lo mempelajari melanin sebagai bagian dari program penelitian yang didanai oleh Departemen Pertahanan AS (DOD) dan Institut Institut Kesehatan Nasional (Institut Kesehatan Nasional). Hal ini termasuk melihat melanin sebagai pigmen pakaian yang juga bertindak sebagai penyerap racun di lingkungan, khususnya gas saraf. Mereka menunjukkan bahwa mereka dapat mewarnai seragam militer menjadi hitam dengan melanin, dan dapat menyerap gas saraf.

Melanin juga menyerap logam berat dan racun. “Meskipun dapat bekerja secara alami, kami merancangnya untuk meningkatkan penyerapan molekul beracun ini dengan versi sintetis kami,” kata Giannishi.

https://www.youtube.com/watch?v=gfjDf_DWDNC
B-roll dari laboratorium kimia oleh penulis studi Nathan Giannishi. Kredit: Universitas Northwestern

Para ilmuwan sedang melakukan terjemahan klinis dan uji coba efektivitas krim melanin sintetis. Sebagai langkah awal, para ilmuwan baru-baru ini menyelesaikan percobaan yang menunjukkan bahwa melanin sintetis tidak menyebabkan iritasi pada kulit manusia.

Karena mereka telah mengamati bahwa melanin melindungi jaringan biologis dari radiasi berenergi tinggi, mereka yakin ini bisa menjadi pengobatan yang efektif untuk luka bakar kulit yang disebabkan oleh paparan radiasi.

Penelitian yang menjanjikan ini dapat memberikan pilihan pengobatan bagi pasien kanker di masa depan yang menjalani radioterapi.

Referensi: “Aplikasi Topikal Melanin Sintetis Meningkatkan Perbaikan Jaringan” oleh Dauren Biyashev, Zofia E. Siwicka, Ummiye V. Onay, Michael Demczuk, Dan Xu, Madison K. Ernst, Spencer T. Evans, Cuong V. Nguyen, Florencia A. Nak, Navjeet K. Paul, Naniki C. McCallum, Omar K. Sukacita, Stephen D. Miller, Nathan C. Giannishi dan Kurt Q. Low, 2 November 2023, obat regeneratif npj.
doi: 10.1038/s41536-023-00331-1

Penulis Northwestern lainnya termasuk: Doreen Biashev, Zofia Siwicka, Omi Onai, Michael Demchuk, Madison Ernst, Spencer Evans, Cuong Nguyen, Florencia Son, Navjit Paul, Naniki McCallum, Omar Farha, Stephen Miller dan Dan Shaw.

Penelitian ini didukung oleh hibah U54 AR079795 dari National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases, National Institutes of Health dan hibah FA9550-18-1-0142 dari Departemen Pertahanan.