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       皮肤是人体最大、最容易接触到的器官之一，但深入皮肤深层进行医学和美容治疗仍是科学研究的难题。

       虽然有一些治疗方法（比如戒烟的尼古丁贴片）通过皮肤进行治疗，但这种治疗方法很少见，因为穿透皮肤的颗粒必须不超过100纳米。使用如此微小的粒子创造有效的工具是一个巨大的挑战。由于这些颗粒非常小，很难看到，因此确定它们在体内的确切位置同样具有挑战性——这是确保它们到达预期目标组织所必需的信息。目前，这些信息是通过侵入性的、通常是痛苦的活检获得的。

       以色列巴伊兰大学的研究人员开发了一种新的方法，为克服这两个挑战提供了一种创新的解决方案。结合纳米技术和光学技术，他们生产出了纳米金刚石颗粒（ NDs），它们如此之小，以至于能够穿透皮肤以提供医疗和美容药物。此外，他们创造了一种安全的、基于激光的光学方法，可以量化纳米金刚石对皮肤各层的穿透程度，并以非侵入性的方式确定它们在身体组织中的位置和浓度，从而避免了活检。

       这一创新成果刚刚由该大学纳米技术和先进材料研究所的研究人员与 Kofkin 工程学院和化学系合作发表在 ACS Nano 上。

       纳米金刚石——百万分之一毫米大小——是通过在封闭的室内引爆炸药产生的。在这种条件下，高温和高压会使炸药中的碳原子聚合在一起。在这个过程中产生的纳米金刚石足够小，可以穿透组织，甚至细胞，而不会造成伤害。

       本研究中，团队使用迭代多平面光学特性提取 (IMOPE) 技术来检测组织样体模中 NDs 的存在。此外，进行了离体猪皮实验，以估计NDs对不同皮肤层的渗透，并表明它们的存在在更深层减少。表皮层、真皮层和脂肪层的 NDs 显著性信号逐渐减弱，t检验显著性值分别小于10-4、10-3和10-2。透射电镜和franz细胞实验证实了IMOPE的结果。这些结果证实了 IMOPE 无创地描绘了 NDs 的皮肤渗透。

       纳米钻石和药物输送

       与运送货物的卡车非常相似，人造金刚石可以将各种药物运送到预定目标，并且由于纳米金刚石的微小尺寸，它们的距离和位置可能会受到控制。使用纳米颗粒进行药物输送的方法已经在先前的研究中证明是成功的。

       巴伊兰大学新开发的纳米金刚石也被证明是有效的抗氧化剂。这种特性确保了穿透身体的颗粒既安全又具有治疗作用，因为它们的化学特性允许它们在插入人体之前涂上药物。

       通过光学跟踪纳米金刚石

       该研究团队开发的光学方法使他们能够通过基于蓝色波长激光的安全和非侵入性传感，识别不同皮肤层(表皮、真皮和脂肪)中纳米金刚石颗粒的相对浓度。鉴于红色波长激光通常用于人类医学检查和治疗，这本身就是一个独特的发现。为了确定它们在皮肤中的位置和浓度，患者被短暂地暴露在蓝色激光束中。光学系统可创建类似照片的 3D 图像，通过这种图像，经过处理的组织的光学变化可以被提取出来，并通过一种专门的算法与相邻的未经处理的组织进行比较。

       “这是皮肤学和光学工程领域的一个重大发展，”巴伊兰大学纳米技术和先进材料研究所所长、研究团队成员Dror Fixler教授说。“这将为开发通过皮肤应用的药物以及使用先进纳米技术的现代美容制剂打开大门。”在研究员 Channa Shapira 等人的协助下，Fixler 的研究证明了光学创新在临床应用中的重要性。

       文献信息：Channa Shapira, Daniel Itshak, Hamootal Duadi, Yifat Harel, Ayelet Atkins, Anat Lipovsky, Ronit Lavi, Jean Paul Lellouche, Dror Fixler. Noninvasive Nanodiamond Skin Permeation Profiling Using a Phase Analysis Method: Ex Vivo Experiments. ACS Nano, 2022; DOI: 10.1021/acsnano.2c03613

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03613