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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。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。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。” “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，并保持其輻射防護特性。實際上，盡管研究人員在他們的實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。這是需要進一步研究的領(lǐng)域。”

Gianneschi和他的團隊設(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。它也可以用作保護膜，以保護材料在運輸過程中免受輻射。