יופי מתחת לפני השטח

הזרקת חומרים קוסמטיים שונים מתחת לעור לקבלת מראה צעיר יותר כוללת פעולות חודרניות מכאיבות. פרופ' דרור פיקסלר וצוות חוקרים מאוניברסיטת בר-אילן משתמשים בטכניקות כימיקליות ואופטיות חדשניות להוכיח שהחדרת ננו חלקיקים של חומרים אלה מגבירה את יעילותם ואינה גורמת לשום כאבים.

מעיין הנעורים הנצחי

"כולנו היינו רוצים להישאר צעירים לנצח. תעשיית הקוסמטיקה, שמגלגלת יותר מ 100 מיליארד דולר בשנה, מבטיחה להצעיר אותנו. אבל לטבע חוקים משלו, ולכן הבטחות כאלה של יופי נצחי הן מטעות, במקרה הטוב," מזהיר פרופ' פיקסלר, חוקר בפקולטה להנדסה וחבר במכון לננוטכנולוגיה וחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן.

"העור שלנו הוא איבר עמיד להפליא, ומעוצב כשריון המגן על גופינו ומאפשר לנו לשרוד אפילו בתנאי חום מדברי כבד ביותר או במזג אוויר מקפיא," מצהיר פיקסלר. "הפתרונות הקיימים להצערת העור כוללים החדרת חומרים שונים לעור דרך נקבוביות זעירות באמצעות לייזר, כדי לחדור את שכבות העור. הליך זה מבוצע על ידי רופאים מורשים בלבד. דוגמה לחומר כזה הוא חומצה היאלורונית   (HA) – משאב אורגני בעל תכונות אנטי אייג'ינג הקיים בעורנו, אשר חברות קוסמטיקה ניסו לסנתז. אבל צמצום פולימרים שלHA  לצורך החדרתם לעור הוא תהליך יקר וארוך," מסביר פיקסלר.

פיתוח ננו-צוללות

בפרויקט מחקרי הממומן על ידי חברת הקוסמטיקה הישראלית חווה זיגבוים, פרופ' פיקסלר, בשיתוף עם פרופ' (אמריטוס) רחל לוברט והדוקטורנטית ענבר יריב, פיתחו טכניקת פבריקציה מהירה ופשוטה לסנתוז מולקולות HA בגודל של פחות מ-100 ננומטר. בדומה, חומרים אורגניים אחרים הומרו לחלקיקי ננו. אלה כללו ויטמין B12 המוכר כנוגד חמצון, מתילן כחול – שגם הוא נוגד חמצון המשמש לטיפול בפטריות ציפורניים, ואפילו פניצילין.

על מנת ליצור את הננו חלקיקים הללו הצוות השתמש בטכניקת sonochemistry – אותה שיטה המשמשת בצוללות. "באמצעות הפעלת קרינה אולטרה סונית על תמיסה מימית של החומר, גלי קול מעודדים תגובה כימית ע"י היווצרות והתרחבות של בועות. המולקולות יוצרות מעין קליפה המקיפה את הבועה. הבועה מתרחבת וגדלה עד שהיא מגיעה לגודל בלתי יציב ומתפוצצת. תהליך זה גורם לשחרור מאסיבי של אנרגיה היוצר ננו חלקיקים המכילים המוני מולקולות זעירות," מסביר פיקסלר. "התכשירים הננו האורגניים הללו, שהם קטנים מספיק כדי לחדור לעור ואשר המבנה הכימי המקורי שלהם נותר ללא שינוי, מעניקים חיים חדשים לאותם החומרים. טכנולוגיה זו מסוגלת לחולל מהפכה בתעשיות הרפואיות והפרמצבטיות."

מסתורי המעמקים

לאחר שהצוות סנתז את הננו חלקיקים היה צורך לוודא את יעילותם במבנה החדש.  "אחד היתרונות של חומרים ננו מטריים הוא שטח הפנים שלהם, שהוא גדול יחסית בהשוואה לחומרים רגילים," אומר פיקסלר. "במפתיע, הננו חלקיקים הוכחו כבעלי פעילות אנטי בקטריאלית ונוגדת חמצון מוגברת בהשוואה לכמויות דומות מהחומרים המקוריים, בייחוד בננו-ויטמין B12 וננו-פניצילין, שהשמידו יותר בקטריות מפניצילין רגיל."

על מנת להוכיח שננו חלקיקים אלה אכן חודרים לעומק הרצוי מתחת לעור, הצוות השתמש בסימולציה של רקמות בעלות מוליכות אופטית נמוכה. "פיתחנו טכניקה אופטית המבוססת על אלגוריתם גרכברג-סקסטון, שלרוב משמש לבניית תמונות אופטיות," מסביר פיקסלר. "הטכניקה מבוססת על שתי תכונות פיזיות המשפיעות על התפלגות האור ברקמות: פיזור – שינוי בפאזת האור, ובליעה – הירידה בעוצמת האור."

ננו חלקיקי מתילן כחול, שהוא חומר עם מקדמי פיזור ובליעה גבוהים, הוחדרו לרקמת הניסוי. עוצמת האור נמדדה במספר מיקומים שנקבעו מראש. באמצעות אחזור הפאזה של פיזור האור הנצפה, הצוות הצליח לחשב את ירידת מקדם הפיזור ואת עומק החדירה של הננו חלקיקים. כל עוד הפאזה נשארה כמות שהיא, זה יהווה אינדיקציה כי הננו חלקיקים לא הצליחו להגיע לעומק הנמדד.

טכניקה חדשנית ובלתי פולשנית זו מאפשרת זיהוי מדויק של ננו חלקיקים, שהוא השלב הראשון במעקב אחר עומקי החדירה שלהם. פיקסלר אומר שייתכן שתעשיית הקוסמטיקה תאמץ טכנולוגיה זו כבר בשנה הקרובה. בנוסף, לשיטה זו פוטנציאל מחקרי ותעשייתי אדיר. דוגמא אחת שמזכיר פיקסלר: "שליחת קרן אור קטנה ממזל"ט לצורך זיהוי מרחוק של תוכן המטען על אניית משא."