¿Empacando para el espacio exterior? Aquí hay una cosa que no querrá olvidar.

Los investigadores de la Universidad Northwestern han sintetizado una nueva forma de melanina enriquecida con selenio. Llamado selenomelanina, este nuevo biomaterial se muestra extraordinariamente prometedor como escudo para el tejido humano contra las radiaciones nocivas.

"Dado el creciente interés en los viajes espaciales, y la necesidad general de peso ligero, biomateriales multifuncionales y radioprotectores, nos entusiasma el potencial de la melanina, "dijo Nathan Gianneschi de Northwestern, quien dirigió la investigación. "A nuestro becario postdoctoral Wei Cao se le ocurrió que la melanina que contiene selenio ofrecería una mejor protección que otras formas de melanina. Eso planteó la intrigante posibilidad de que esta melanina aún no descubierta puede existir en la naturaleza". siendo utilizado de esta manera. Así que nos saltamos la parte del descubrimiento y decidimos hacerlo nosotros mismos ".

La investigación se publicará en línea el miércoles, 8 de julio en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , antes de su publicación en la edición impresa de julio.

Gianneschi es profesor de química Jacob y Rosalind Cohn en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y director asociado del Instituto Internacional de Nanotecnología. Cao es el primer autor del artículo.

La melanina se encuentra en la mayoría de los organismos de los reinos vegetal y animal. así como en bacterias y hongos. Aunque es más conocido por la pigmentación, La melanina también proporciona una valiosa protección contra la radiación. Se han observado cinco tipos de melanina en la naturaleza, con feomelanina (el pigmento en el cabello rojo) que se ha demostrado que absorbe los rayos X de manera más eficiente que la eumelanina más común (pigmentos negros y marrones en el cabello oscuro).

La exposición no deseada a la radiación ocurre durante muchas actividades comunes, desde el transporte aéreo hasta el diagnóstico por rayos X y la radioterapia clínica. Es una consideración aún mayor en casos extremos como el mal funcionamiento de un reactor nuclear o los viajes espaciales humanos. El histórico "Estudio de los gemelos" de la NASA mostró daños en el ADN del astronauta Scott Kelly durante su año en órbita. Un astronauta en una misión a Marte podría recibir hasta 700 veces más radiación que en la Tierra.

En comparación con el peso y el volumen de los materiales radioprotectores tradicionales como el plomo, melanina es más ligero y más flexible en cómo se puede utilizar. Las muestras de melanina se encuentran actualmente en órbita en la Estación Espacial Internacional, siendo estudiado por otro equipo de investigación para conocer la respuesta del material a la exposición a la radiación. Los estudios recientes se han centrado en la feomelanina, que contiene azufre, como el mejor candidato para ese propósito.

El equipo de Gianneschi planteó la hipótesis, sin embargo, que un nuevo tipo de melanina, enriquecida con selenio en lugar de azufre, proporcionaría una mejor protección contra los rayos X. El selenio es un micronutriente esencial que juega un papel importante en la prevención del cáncer, e informes de investigaciones anteriores de que los compuestos de selenio pueden proteger a los animales contra la radiación. Estos compuestos se encuentran en proteínas humanas normales, pero no se han asociado con la melanina en la naturaleza antes.

El equipo de Gianneschi sintetizó el nuevo biomaterial, que llamaron "selenomelanina, "y lo usó para tratar células vivas. A modo de comparación, también prepararon células tratadas con feomelanina sintética y eumelanina, así como células sin melanina protectora.

Después de recibir una dosis de radiación que sería letal para un ser humano, sólo las células tratadas con selenomelanina todavía presentaban un ciclo celular normal.

"Nuestros resultados demostraron que la selenomelanina ofrece una protección superior contra la radiación, ", Dijo Gianneschi." También encontramos que era más fácil sintetizar selenomelanina que feomelanina, y lo que creamos estaba más cerca que la feomelanina sintética de la melanina que se encuentra en la naturaleza ".

Pruebas adicionales con bacterias mostraron que la selenomelanina se puede biosintetizar, lo que significa que las células vivas alimentadas con los nutrientes adecuados pueden producir selenomelanina por sí mismas y conservar sus propiedades radioprotectoras. De hecho, aunque los investigadores sintetizaron selenomelanina en su laboratorio, creen que ya puede estar presente en la naturaleza.

"Con una fuente abundante de selenio en el medio ambiente, algunos organismos pueden haber podido adaptarse a circunstancias extremas como la radiación a través de los efectos beneficiosos de la selenomelanina, "Dijo Gianneschi.

"Nuestro trabajo apunta a la posibilidad de que la melanina pueda actuar como depósito de selenio, ayudar a garantizar que los organismos se beneficien de él, ", dijo Cao." La selenomelanina puede desempeñar un papel importante en cómo se metaboliza y distribuye biológicamente el selenio. Es un área para una mayor investigación ".

Gianneschi y su equipo imaginan que este nuevo biomaterial podría aplicarse a la piel de una persona, como un protector solar a base de melanina. También podría usarse como película protectora para proteger los materiales de la radiación durante el tránsito.