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西北大學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，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現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，即這種尚未被發現的黑色素很自然地存在于這種方式中。因此我們跳過了發現部分，決定自己做。”

該研究將在7月印刷版發布之前，于7 月8日（星期三）在線發表在《美國化學學會雜志》上。

Gianneschi是西北大學溫伯格文理學院的Jacob and Rosalind Cohn化學教授，也是國際納米技術研究所的副主任。曹是該論文的第一作者。

黑色素存在于動植物界的大多數生物中，以及細菌和真菌中。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（紅色的頭發中的色素）比更常見的黑色素（黑發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生不必要的輻射暴露。在極端情況下，例如核反應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。執行火星任務的宇航員所受到的輻射最多是地球上的700倍。

與鉛等傳統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對輻射暴露的反應。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，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素，在預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中，但以前從未與黑色素相關。

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胞。為了進行比較，他們還準備了用合成的pheomelanin和eumelanin處理的細胞，以及沒有保護性黑色素的細胞。

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胞仍表現出正常的細胞周期。

Gianneschi說：“我們的結果表明，硒精蛋白可以提供更好的防輻射保護。” “我們還發現，合成硒精素要比苯丙氨酸更容易，而且我們創造的產物比合成的苯丙氨酸更接近自然界中發現的黑色素。”

對細菌的進一步測試表明，硒精蛋白可以被生物合成，這意味著喂以適當營養的活細胞可以自己產生硒精蛋白，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，但他們認為硒精素可能已經存在于自然界中。

賈內斯基說：“由于環境中硒的來源豐富，某些生物也許已經能夠通過硒精蛋白的有益作用來適應極端環境，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域。”

Gianneschi和他的團隊設想，這種新的生物材料可以像黑色素類防曬霜一樣應用于人的皮膚。它也可以用作保護膜，以保護材料在運輸過程中免受輻射。