為客戶維護(hù)權(quán)益,是我們永遠(yuǎn)不變的使命!
新的生物材料可以屏蔽有害輻射
2020-07-11 23:03上一篇:工程師們找到了一種巧妙的方法將廢二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的材料 |下一篇:口罩對防止COVID-19擴(kuò)散至關(guān)重要
包裝外層空間?這是您不會忘記的一件事。
西北大學(xué)的研究人員合成了一種富含硒的新型黑色素。這種被稱為硒精素的新生物材料顯示出非凡的前景,可作為人體組織免受有害輻射的屏蔽。
西北研究的內(nèi)森·吉安斯基說:“鑒于人們對太空旅行的興趣日益增加,以及對輕質(zhì),多功能和輻射防護(hù)生物材料的普遍需求,我們對黑色素的潛力感到興奮。” “我們的博士后研究員魏曹發(fā)現(xiàn)含硒的黑色素比其他形式的黑色素提供更好的保護(hù)。這引起了一種有趣的可能性,即這種尚未被發(fā)現(xiàn)的黑色素很自然地存在于這種方式中。因此我們跳過了發(fā)現(xiàn)部分,決定自己做。”
該研究將在7月印刷版發(fā)布之前,于7 月8日(星期三)在線發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》上。
Gianneschi是西北大學(xué)溫伯格文理學(xué)院的Jacob and Rosalind Cohn化學(xué)教授,也是國際納米技術(shù)研究所的副主任。曹是該論文的第一作者。
黑色素存在于動植物界的大多數(shù)生物中,以及細(xì)菌和真菌中。雖然最著名的色素沉著,黑色素也提供了有價值的保護(hù)免受輻射。自然界中已觀察到五種黑色素,其中色氨酸(紅色的頭發(fā)中的色素)比更常見的黑色素(黑發(fā)中的黑色和棕色色素)更能有效吸收X射線。
從航空旅行到X射線診斷和臨床放射治療,許多常見活動中都會發(fā)生不必要的輻射暴露。在極端情況下,例如核反應(yīng)堆故障或人類太空旅行,這是一個更大的考慮因素。NASA具有里程碑意義的“雙胞胎研究”表明,航天員斯科特·凱利(Scott Kelly)進(jìn)入太空以來,其DNA受到了破壞。執(zhí)行火星任務(wù)的宇航員所受到的輻射最多是地球上的700倍。
與鉛等傳統(tǒng)放射防護(hù)材料的重量和體積相比,黑色素的重量更輕,使用方式更靈活。黑色素樣本目前在國際空間站的軌道上,另一研究小組正在研究該物質(zhì)對輻射暴露的反應(yīng)。最近的研究集中于含有這種硫的硫富蘭素,這是為此目的的最佳候選者。
Gianneschi的研究小組假設(shè),一種新型的黑色素-富含硒而不是硫-可以提供更好的X射線防護(hù)。硒是必需的微量營養(yǎng)素,在預(yù)防癌癥中起著重要的作用,以前的研究報告表明硒化合物可以保護(hù)動物免受輻射。這些化合物存在于正常人的蛋白質(zhì)中,但以前從未與黑色素相關(guān)。
Gianneschi的團(tuán)隊合成了這種新的生物材料,他們稱之為“硒代黑色素”,并將其用于治療活細(xì)胞。為了進(jìn)行比較,他們還準(zhǔn)備了用合成的pheomelanin和eumelanin處理的細(xì)胞,以及沒有保護(hù)性黑色素的細(xì)胞。
在接受對人類致命的輻射劑量后,只有用硒精蛋白處理過的細(xì)胞仍表現(xiàn)出正常的細(xì)胞周期。
Gianneschi說:“我們的結(jié)果表明,硒精蛋白可以提供更好的防輻射保護(hù)。” “我們還發(fā)現(xiàn),合成硒精素要比苯丙氨酸更容易,而且我們創(chuàng)造的產(chǎn)物比合成的苯丙氨酸更接近自然界中發(fā)現(xiàn)的黑色素。”
對細(xì)菌的進(jìn)一步測試表明,硒精蛋白可以被生物合成,這意味著喂以適當(dāng)營養(yǎng)的活細(xì)胞可以自己產(chǎn)生硒精蛋白,并保持其輻射防護(hù)特性。實(shí)際上,盡管研究人員在他們的實(shí)驗室中合成了硒精素,但他們認(rèn)為硒精素可能已經(jīng)存在于自然界中。
賈內(nèi)斯基說:“由于環(huán)境中硒的來源豐富,某些生物也許已經(jīng)能夠通過硒精蛋白的有益作用來適應(yīng)極端環(huán)境,例如輻射。”
曹說:“我們的工作表明黑色素有可能作為硒的儲存庫,幫助確保生物體從中受益。” “硒黑素可能在硒的代謝和生物分布中起重要作用。這是需要進(jìn)一步研究的領(lǐng)域。”
Gianneschi和他的團(tuán)隊設(shè)想,這種新的生物材料可以像黑色素類防曬霜一樣應(yīng)用于人的皮膚。它也可以用作保護(hù)膜,以保護(hù)材料在運(yùn)輸過程中免受輻射。