Un equipo de investigadores preparan melanina artificial el cual podría solucionar el vitiligo.

✅Vitiligo y la Melanina Artificial

Imitación de Melanosomas, orgánulo que contiene melanina.

Las alternativas puras sintéticas pueden proporcionar una ruta deseable para la repigmentación.

Químicos, científicos de materiales y nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego (EE.UU.) han desarrollado nanopartículas que imitan el comportamiento de los melanosomas naturales, células que protegen de la radiación ultravioleta.

Sinopsis.

En la piel humana, los melanosomas forman paraguas de microescala alrededor de los núcleos de queratinocitos, protegiendo el ADN de los rayos UV. Aquí, las nanopartículas de melanina totalmente sintéticas son aceptadas por queratinocitos humanos y se usan como escudos artificiales de UV.

Abstracto.

Un papel primordial de la melanina en la piel es la prevención del daño del ADN nuclear inducido por UV a las células de la piel humana, donde sirve para eliminar la radiación UV perjudicial. 

La melanina se administra a los queratinocitos en la piel después de ser excretada como melanosomas de los melanocitos. 

Los defectos en la producción de melanina en seres humanos pueden causar enfermedades, muchas de las cuales carecen actualmente de tratamientos efectivos debido a sus orígenes genéticos (por ejemplo, cáncer de piel, vitiligo y albinismo). 

La prevalencia generalizada de las enfermedades relacionadas con la melanina y un creciente interés en el rendimiento de diversos materiales poliméricos relacionados con la melanina requiere nuevas rutas sintéticas para preparar materiales similares a la melanina.

En este trabajo, se prepararon nanopartículas similares a la melanina (MelNPs) a través de la oxidación espontánea de la dopamina, como análogos sintéticos biocompatibles de melanosomas naturales, e investigaron su captación, transporte, distribución y capacidad de protección UV en
queratinocitos humanos. 

Críticamente, demostramos que los MelNPs son endocitosis, experimentan agregación perinuclear y forman un tapón supranuclear, o el llamado microparasol en los queratinocitos epidérmicos humanos (HEKa), imitando el comportamiento de melananosomas naturales en términos de distribución celular y el hecho de que sirven para Proteger las células contra los rayos UV.

Melaninas Naturales.

Las melaninas naturales se encuentran a través de los reinos animal y vegetal, donde realizan varias funciones biológicas, incluyendo fotoprotección, fotosensibilización, quenching de radicales libres, quelación de iones metálicos y neuroprotección en el sistema nervioso central de humanos.

De las melaninas existentes en el cuerpo humano, incluyendo eumelanin, pheomelanin y neuromelanin. Eumelanin es el más común, determinando sobre todo el color de la piel humana. 

Más importante aún, evita el daño del ADN nuclear inducido por UV de las células de la piel humana mediante la detección de radiación UV perjudicial. 

La radiación solar UV es absorbida por el ADN y daña los núcleos en las células epidérmicas, lo que puede conducir a la formación de mutaciones y subsecuentes daños irrecuperables.

Ruta para la repigmentación.

 Notablemente, la mayoría de las melaninas naturales son mezclas de eumelanins y de pheomelanin con diversas proporciones. 

La feomelanina muestra fototoxicidad cuando se compleja con Fe3 + al estimular la peroxidación lipídica inducida por UV. Por lo tanto, las alternativas puras sintéticas pueden proporcionar una ruta deseable para la repigmentación.

En la capa basal de la epidermis, los melanocitos especializados producen organelos que contienen melanina, denominados melanosomas, en los que la melanina es sintetizada y depositada. 

En la piel, los melanosomas son transferidos de melanocitos a queratinocitos vecinos para formar capsulas de melanina perinuclear.

Los melanosomas se acumulan alrededor de los núcleos en forma de tapas de melanina para mitigar el daño UV al ADN. De hecho, la gente está generalmente familiarizada con el proceso por el cual la exposición a la radiación UV provoca melanogénesis, observada como un cambio en el color de la piel comúnmente referido como curtido.

El sistema biológico integrado para la inducción, producción, transferencia y degradación de melanosomas es significativo para la salud de la piel humana, con enfermedades defectuosas de la melanina, tales como vitiligo y albinismo, resaltando la importancia de estos procesos. 

Por ejemplo, el vitiligo se desarrolla cuando el sistema inmunológico intenta erróneamente eliminar los melanocitos normales de la piel, deteniendo eficazmente la producción de melanosomas.

El albinismo es causado por defectos genéticos que causan el fracaso de una tirosinasa que contiene cobre que participa en la producción de la melanina. 

Ambas enfermedades carecen de tratamientos eficaces, y ambas promueven un riesgo significativo de cáncer de piel en los pacientes.

Se han investigado nanopartículas de polidopamina de tipo melanina dispersables en agua (MelNPs) con alta biocompatibilidad para diversas aplicaciones biomédicas, incluyendo como agentes de contraste de IRM con hierro quelado T1 y en aplicaciones terapéuticas y bioresponsivas dirigidas.

MelNPs se preparan sintéticamente mediante la polimerización oxidativa espontánea de dopamina en condiciones alcalinas en solución acuosa.
Por el contrario, se forman melaninas biosintéticas en melanocitos epidérmicos que implican polimerización oxidativa catalizada por tirosinasa de tirosina, dando lugar a eumelaninas negras e insolubles.

Melaninas Sintéticas y Biosintéticas.

Tanto las melaninas sintéticas como las biosintéticas parecen consistir en andamios oligoméricos en gran parte planares. Los MelNPs pueden prepararse en una variedad de tamaños y formas, incluyendo esferas, nanorodas y esferas huecas. Estas diversas morfologías son predominantes en la naturaleza, como en las plumas de las aves, donde desempeñan un papel dependiente de la forma y el embalaje. 

Sin embargo, la extracción de melaninas a partir de fuentes naturales puede ser problemática y potencialmente más compleja que las rutas sintéticas directas. 

Por lo tanto, los MelNPs sintéticos se han utilizado como modelos para explorar la función y el mecanismo de las eumelaninas naturales.

Por ejemplo, nuestro trabajo sobre MelNPs ha demostrado que las formas sintéticas se pueden utilizar para imitar el comportamiento de las plumas de las aves en términos de coloración estructural y los materiales en sí pueden prepararse de una manera fácil y controlable con precisión.

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