快捷搜索:  www.ymwears.cn

新型生物材料可以屏蔽有害辐射

为外层空间打包?有一件事你不会想忘记的。

美国西北大学的研究人员合成了一种富含硒的新型黑色素。这种新型生物材料被称为硒黑素(selenomelanin),在保护人体组织免受有害辐射方面表现出非凡的潜力。

西北大学的Nathan Gianneschi领导了这项研究,他说:“鉴于人们对太空旅行越来越感兴趣,以及对轻质、多功能和防辐射生物材料的普遍需求,我们对黑色素的潜力感到兴奋。”“我们的博士后研究员曹伟(音译)想到,含硒的黑色素比其他形式的黑色素提供更好的保护。这带来了一种有趣的可能性,即这种尚未被发现的黑色素很可能存在于自然界中,以这种方式被使用。所以我们跳过了发现环节,决定自己制作。”

这项研究将于7月8日星期三在《美国化学学会杂志》(Journal of The American Chemical Society)的网络版上发表,先于7月的印刷版发表。

詹恩斯基是西北大学温伯格艺术与科学学院的雅各布和罗莎琳德·科恩化学教授,也是国际纳米技术研究所的副主任。曹是该论文的第一作者。

黑色素存在于植物和动物界的大多数生物体中,也存在于细菌和真菌中。虽然黑色素以色素沉着而闻名,但它也提供了宝贵的保护免受辐射。在自然界中已经观察到五种黑色素,其中黑色素(红色头发中的色素)比更常见的真黑色素(深色头发中的黑色和棕色色素)更能有效地吸收x射线。

从空中旅行到x光诊断和临床放射治疗,在许多常见活动中都会出现不必要的辐射暴露。在核反应堆故障或人类太空旅行等极端情况下,这是一个更大的考虑。美国宇航局里程碑式的“双胞胎研究”表明,宇航员斯科特·凯利在轨道上的那一年的DNA受损。执行火星任务的宇航员能接收到比在地球上多700倍的辐射。

与铅等传统防辐射材料的重量和体积相比,黑色素更轻,在使用方式上更灵活。黑色素样本目前在国际空间站的轨道上,由另一个研究小组研究这种物质对辐射的反应。最近的研究主要集中在含硫的pheomelanin上,它是实现这一目的的最佳候选者。

然而,Gianneschi的团队假设,一种新的富含硒而不是硫的黑色素能更好地抵御x射线。硒是一种必需的微量元素,在癌症预防中发挥重要作用,先前的研究报告显示硒化合物可以保护动物免受辐射。这些化合物存在于正常的人类蛋白质中,但此前从未与自然界中的黑色素联系在一起。

Gianneschi的团队合成了这种新的生物材料,他们称之为“硒黑素”,并用它来治疗活细胞。为了比较,他们还制备了用合成的pheomelanin和真黑素处理过的细胞,以及没有保护黑色素的细胞。

在接受了对人类致命剂量的辐射后,只有经亚硒黑素处理的细胞仍表现出正常的细胞周期。

Gianneschi说:“我们的结果表明,亚硒黑素提供了更好的防辐射保护。”“我们还发现,亚硒黑素比pheomelin更容易合成,而且我们合成的比合成的pheomelin更接近自然中发现的黑色素。”

对细菌的进一步测试表明,亚硒黑素可以被生物合成,这意味着,在适当的营养条件下,活细胞可以自己产生亚硒黑素,并保持其防辐射特性。事实上,尽管研究人员在实验室合成了硒黑素,但他们相信它可能已经存在于自然界中。

Gianneschi说:“由于环境中硒的丰富来源,一些生物体可能已经能够通过硒黑素的有益作用适应极端环境,比如辐射。”

曹说:“我们的研究表明,黑色素可能是硒的储存库,帮助确保生物体从中受益。”硒黑素可能在硒的代谢和生物分布中发挥重要作用。这是一个有待进一步调查的领域。”

Gianneschi和他的团队设想这种新的生物材料可以应用到人的皮肤上,就像基于黑色素的防晒霜一样。它还可用作保护膜,在运输过程中保护材料不受辐射。

您可能还会对下面的文章感兴趣: