Veel zomerdagen beginnen met het insmeren van zonnebrandcrème om zonnebrand, huidbeschadiging en huidkanker te voorkomen. Een veelgebruikt ingrediënt in zonnebrandmiddelen is avobenzone, dat werkt door de ultraviolette stralen van de zon te absorberen.

Ondanks zijn rol als beschermer tegen de zon, breekt avobenzon zelf af wanneer het wordt blootgesteld aan zonlicht, waardoor het binnen enkele uren ondoeltreffend wordt.

"Ik heb twee kleine kinderen en ik zeg ze altijd dat ze om de twee uur opnieuw zonnebrandcrème moeten aanbrengen, want als avobenzone uiteenvalt, doet het zijn werk niet meer", zegt Marcus Weck, hoogleraar scheikunde aan de NYU. "Enkele jaren geleden bestond mijn onderzoeksgroep uit een afgestudeerde studente, Elizabeth Kaufman, die gepassioneerd was door huidverzorging. We begonnen te denken:wat kunnen we doen om minder van het actieve ingrediënt nodig te hebben en het minder vaak opnieuw toe te passen?"

Weck, een materiaalchemicus, leidt een laboratorium dat ondersteunende structuren maakt van polymeren (materialen die bestaan ​​uit zich herhalende ketens van grote moleculen). Wanneer ze zijn bevestigd, kunnen deze polymeerstructuren de actieve ingrediënten in alles stabiliseren of versterken, van medicijnen tot stoffen in het milieu.

Kaufman - destijds een Ph.D. student in het laboratorium van Weck, en nu het hoofd van productiechemie bij leverancier van speciale chemicaliën BYK Wallingford, stelde voor om naar het actieve ingrediënt in veel zonnefilters te kijken. Het resultaat van hun onderzoek:een stabielere, duurzame avobenzone, waarvoor Weck en Kaufman dit voorjaar patent kregen.

Nu de zomer officieel in aantocht is, sprak NYU News met Weck over het creëren van een geavanceerdere, langer houdbare zonnebrandcrème.

Waarom ben je zonnebrandcrème gaan bestuderen?

Het begon eigenlijk met medicijnen tegen kanker. Mijn groep had een ondersteunende structuur ontwikkeld voor doxorubicine en andere geneesmiddelen tegen kanker.

In de scheikunde is er een concept dat 'klikchemie' wordt genoemd, een techniek om moleculaire componenten aan elkaar te koppelen. Deze strategie heeft een aantal poten, want als je eenmaal een ondersteunende structuur hebt ontwikkeld die "klikchemie" doet, kun je gewoon op componenten zoals medicijnen of kleurstoffen klikken. In ons kankeronderzoek hebben we biomaterialen ontwikkeld met meerdere kliksites.

Dat zette Elizabeth en mij aan het denken of we dit konden toepassen op iets dat kanker voorkomt, niet alleen behandelt. We wisten dat avobenzone ontleedt, maar we wilden zien wat er zou gebeuren als we het actieve ingrediënt op een ondersteunende structuur zouden plaatsen.

Wat heb je gevonden?

Het doel was om een ​​ondersteunende structuur voor avobenzon te vinden die de verbinding zou stabiliseren, de UV-activiteit niet zou verstoren en gemakkelijk zou worden gesynthetiseerd met gemakkelijk beschikbare materialen.

We besloten om een ​​ondersteunende structuur te gebruiken, een dendrimeer genaamd. Dendrimeren zijn bolvormige, driedimensionale polymeren die takken bevatten als een boom - daar danken ze hun naam aan, van het Griekse woord voor boom, 'dendron'. Dendrimeren worden gebruikt voor andere toepassingen van biomaterialen en hebben verschillende eigenschappen die ze een perfect ondersteuningssysteem voor avobenzone maken.

We voegden avobenzone toe aan de dendrimeer-ondersteuningsstructuur, wat resulteerde in wat we een 'avobenzone-dendrimeer-conjugaat' noemden, dat we vervolgens aan UV-straling blootstelden. We ontdekten dat de ondersteunde avobenzone niet ontleedde bij blootstelling aan UV-licht in de loop van de tijd, zelfs niet na 24 uur - en je bent 24 uur niet op het strand! Onze tests toonden zelfs aan dat het toevoegen van dendrimeerondersteuning niet alleen de ontbinding elimineerde, maar ook de activiteit van avobenzone in de loop van de tijd verhoogde.

Het klinkt alsof er enkele voordelen zijn aan het gebruik van deze ondersteuningsstructuren met avobenzone.

Met de ondersteunde avobenzone is het de bedoeling om langer actief te zijn of tegen de zon te beschermen en is er minder van het ingrediënt nodig. Nog een voordeel:als je avobenzone op een polymeer aanbrengt, maak je de moleculen aanzienlijk groter, waardoor het niet zo makkelijk door de huid kan diffunderen. Dit betekent dat de zonnebrandcrème op het oppervlak blijft zitten en niet wordt geabsorbeerd. Beide zijn belangrijk omdat er aanwijzingen zijn dat sommige actieve ingrediënten in zonnebrandcrème in grote doses kankerverwekkend zijn.

Ten slotte hebben dendrimeren filmvormende eigenschappen waardoor ze glad aanvoelen, wat voordelen heeft voor een product dat je op de huid aanbrengt.

Wat zijn de voordelen van het uitvoeren van dit onderzoek in een universitair laboratorium versus een bedrijf voor consumentenproducten?

Ik denk dat wat anders is, is dat we vanuit een fundamenteel wetenschappelijk standpunt komen, dus we bekijken dit van onderaf. Als ik de ontbindingsroute begrijp, wat zou dan de beste strategie zijn om dit probleem op te lossen? Ik ben vrijwel vrij om te kiezen wat volgens mij de beste strategie is, maar als je voor een bedrijf werkt, is dat waarschijnlijk niet het geval.

Dat is het mooie van werken in de academische wereld:zolang je de zaak voor een financieringsinstantie kunt indienen, kun je een probleem aanpakken en weten dat het een enorme impact kan hebben.

Wat volgt er voor dit onderzoek?

We praten met bedrijven over het mogelijk commercialiseren van het avobenzon-dendrimeer conjugaat. Mijn groep is geen laboratorium voor formuleringen, dus we zijn in gesprek met anderen die de verbinding in een lotion of crème kunnen formuleren en testen.

Naast zonnebrandmiddelen, kijken we ook naar het gebruik van ondersteunende structuren voor dendrimeer als een nieuw platform voor antivirale middelen, bijvoorbeeld geneesmiddelen die herpes en COVID-19 behandelen. + Verder verkennen

Zonnebrandcrèmes worden onder zonlicht afgebroken tot gevaarlijke chemische verbindingen