新的生物材料可以屏蔽有害辐射

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西北大学的研究人员合成了一种富含硒的新型黑色素。这种被称为硒精素的新生物材料显示出非凡的前景,可作为人体组织免受有害辐射的屏蔽。

西北研究的内森·吉安斯基说:“鉴于人们对太空旅行的兴趣日益增加,以及对轻质,多功能和辐射防护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魏曹发现含硒的黑色素比其他形式的黑色素提供更好的?;?。这引起了一种有趣的可能性,即这种尚未被发现的黑色素很自然地存在于这种方式中。因此我们跳过了发现部分,决定自己做。”

该研究将在7月印刷版发布之前,于7 月8日(星期三)在线发表在《美国化学学会杂志》上。

Gianneschi是西北大学温伯格文理学院的Jacob and Rosalind Cohn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。

黑色素存在于动植物界的大多数生物中,以及细菌和真菌中。虽然最着名的色素沉着,黑色素也提供了有价值的?;っ馐芊?。自然界中已观察到五种黑色素,其中色氨酸(红色的头发中的色素)比更常见的黑色素(黑发中的黑色和棕色色素)更能有效吸收X射线。

从航空旅行到X射线诊断和临床放射治疗,许多常见活动中都会发生不必要的辐射暴露。在极端情况下,例如核反应堆故障或人类太空旅行,这是一个更大的考虑因素。NASA具有里程碑意义的“双胞胎研究”表明,航天员斯科特·凯利(Scott Kelly)进入太空以来,其DNA受到了破坏。执行火星任务的宇航员所受到的辐射最多是地球上的700倍。

与铅等传统放射防护材料的重量和体积相比,黑色素的重量更轻,使用方式更灵活。黑色素样本目前在国际空间站的轨道上,另一研究小组正在研究该物质对辐射暴露的反应。最近的研究集中于含有这种硫的硫富兰素,这是为此目的的最佳候选者。

Gianneschi的研究小组假设,一种新型的黑色素-富含硒而不是硫-可以提供更好的X射线防护。硒是必需的微量营养素,在预防癌症中起着重要的作用,以前的研究报告表明硒化合物可以?;ざ锩馐芊?。这些化合物存在于正常人的蛋白质中,但以前从未与黑色素相关。

Gianneschi的团队合成了这种新的生物材料,他们称之为“硒代黑色素”,并将其用于治疗活细胞。为了进行比较,他们还准备了用合成的pheomelanin和eumelanin处理的细胞,以及没有?;ば院谏氐南赴?。

在接受对人类致命的辐射剂量后,只有用硒精蛋白处理过的细胞仍表现出正常的细胞周期。

Gianneschi说:“我们的结果表明,硒精蛋白可以提供更好的防辐射?;?。” “我们还发现,合成硒精素要比苯丙氨酸更容易,而且我们创造的产物比合成的苯丙氨酸更接近自然界中发现的黑色素。”

对细菌的进一步测试表明,硒精蛋白可以被生物合成,这意味着喂以适当营养的活细胞可以自己产生硒精蛋白,并保持其辐射防护特性。实际上,尽管研究人员在他们的实验室中合成了硒精素,但他们认为硒精素可能已经存在于自然界中。

贾内斯基说:“由于环境中硒的来源丰富,某些生物也许已经能够通过硒精蛋白的有益作用来适应极端环境,例如辐射。”

曹说:“我们的工作表明黑色素有可能作为硒的储存库,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起重要作用。这是需要进一步研究的领域。”

Gianneschi和他的团队设想,这种新的生物材料可以像黑色素类防晒霜一样应用于人的皮肤。它也可以用作?;つ?,以?;げ牧显谠耸涔讨忻馐芊?。


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