Исследователи Северо-Западного университета синтезировали новую форму меланина, обогащенную селеном. Этот новый биоматериал, названный селеномеланином, демонстрирует необычайную перспективу в качестве защиты тканей человека от вредного излучения. Исследование публикует The Journal of the American Chemical Society.
Учитывая возросший интерес к космическим путешествиям и общую потребность в легких, многофункциональных и радиозащитных биоматериалах, ученые воодушевлены потенциалом меланина. Исследователям пришло в голову, что меланин, содержащий селен, обеспечит лучшую защиту, чем другие формы меланина.
Меланин содержится в большинстве организмов в растительном и животном мире, а также в бактериях и грибах. Хотя меланин известен как высокомолекулярный пигмент, он также обеспечивает ценную защиту от радиации. В природе наблюдается пять видов меланина, причем феомеланин (пигмент в рыжих волосах) поглощает рентгеновские лучи более эффективно, чем более распространенный эумеланин (черные и коричневые пигменты в темных волосах).
Нежелательное облучение происходит во время многих простых действий, от авиаперелетов до рентгенодиагностики и клинической лучевой терапии. Есть и более опасные случаи — неисправность ядерного реактора или путешествие человека в космос. Исследование НАСА показало повреждение ДНК астронавта Скотта Келли за год, проведенный на орбите. Астронавт при полете на Марс может получать в 700 раз больше радиации, чем на Земле.
По сравнению с массой традиционных радиозащитных материалов, таких как свинец, меланин легче и гибче в использовании. Образцы меланина в настоящее время находятся на орбите на Международной космической станции, изучаются другой исследовательской группой на предмет реакции материала на воздействие излучения. Недавние исследования были сосредоточены на феомеланине, который содержит серу, как на лучшем кандидате для этой цели.
Однако команда исследователей Натана Джаннески из Northwestern University, США, выдвинула гипотезу, что новый вид меланина — обогащенный селеном вместо серы — обеспечит лучшую защиту от рентгеновских лучей. Селен является микроэлементом, который играет важную роль в профилактике рака, и в предыдущих исследованиях сообщалось, что соединения селена могут защищать животных от радиации. Эти соединения содержатся в нормальных человеческих белках, но ранее они не были связаны с меланином.
Команда ученых синтезировала новый биоматериал, который они назвали «селеномеланином», и использовала его для лечения живых клеток. Для сравнения они также подготовили клетки, обработанные синтетическим феомеланином и эумеланином, а также клетки без защитного меланина.
После получения дозы радиации, которая была бы смертельной для человека, только клетки, обработанные селеномеланином, все еще демонстрировали нормальный клеточный цикл.
Наши результаты показали, что селеномеланин обеспечивает превосходную защиту от радиации. Мы также обнаружили, что синтезировать селеномеланин легче, чем феомеланин, и то, что мы создали, было ближе, чем синтетический феомеланин, к меланину, обнаруженному в природе.
Натан Джаннески, руководитель группы исследователей из Northwestern University
Дальнейшее тестирование на бактериях показало, что селеномеланин может быть биосинтезирован, а это означает, что живые клетки, питающиеся соответствующими питательными веществами, могут затем вырабатывать селеномеланин самостоятельно и сохранять его радиозащитные свойства. Фактически, хотя исследователи синтезировали селеномеланин в своей лаборатории, они считают, что он уже может присутствовать в природе.
Джаннески и его команда предполагают, что этот новый биоматериал можно наносить на кожу человека, как солнцезащитный крем на основе меланина. Его также можно использовать в качестве защитной пленки для защиты материалов от излучения во время транспортировки.
Читать также
Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города
Ученые раскрыли план герпеса по заражению человека: он похож на игру cо ставками
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком