Yeni Biyomateryal, Radyasyona Karşı Koruma Sağlayabilir

Fotoğraf: Selenomelanin nanopartikülleri ile tedavi edilen insan hücreleri.

Uzay için ambalaj? Unutmak istemeyeceğiniz bir şey var.

Northwestern Üniversitesi araştırmacıları selenyum ile zenginleştirilmiş yeni bir melanin formu sentezlediler. Selenomelanin adı verilen bu yeni biyomateryal, insan dokusu için zararlı radyasyona karşı bir kalkan olarak olağanüstü bir umut vaat ediyor.

Northwestern’de araştırmaya öncülük eden Nathan Gianneschi, “uzay yolculuğuna olan ilginin artması ile birlikte hafif, çok işlevli ve radyoprotektif biyomateryallere olan genel ihtiyaç göz önüne alındığında, melaninin potansiyeli konusunda heyecanlandık” dedi.

“Doktora sonrası meslektaşımız Wei Cao ile birlikte, selenyum içeren melaninin diğer melanin formlarından daha iyi koruma sağlayacağı ortaya çıktı. Bu, henüz keşfedilmemiş olan melaninin doğada çok iyi bir şekilde var olabileceği ve bu şekilde kullanılabileceği ilginç bir olasılığı ortaya çıkardı. Bu yüzden keşif bölümünü atladık ve kendimiz yapmaya karar verdik.”

Araştırma, Amerikan Kimya Derneği Dergisi’nde, Temmuz baskısı yayınlanmadan önce çevrimiçi olarak yayınlandı.

Gianneschi, Northwestern Weinberg Sanat ve Bilim Koleji’nde Jacob ve Rosalind Cohn Kimya Profesörü ve uluslararası Nanoteknoloji Enstitüsü’nün Müdür yardımcısıdır. Cao ise araştırmanın baş yazarıdır.

Melanin, bitki ve hayvanlardaki çoğu organizmada, bakteri ve mantarlarda bulunur. Pigmentasyon için bilinmesine rağmen, melanin ayrıca radyasyona karşı değerli koruma sağlar. Doğada beş çeşit melanin gözlemlenmiştir, feomelanin (kırmızı saçtaki pigment), X-ışınlarını daha yaygın olan eumelanin’den (koyu saçtaki siyah ve kahverengi pigmentler) daha etkili bir şekilde emdiği gösterilmiştir.

Radyasyona maruz kalma, hava yolculuğundan X-ışını teşhisine ve klinik radyasyon tedavisine kadar birçok yaygın aktivite sırasında ortaya çıkar. Nükleer reaktör arızası veya insan uzay yolculuğu gibi ekstrem durumlar için daha da büyük bir husustur. NASA’nın dönüm noktası olan “Twins Study (İkizler Araştırması)”, astronot Scott Kelly’nin DNA’sına yörüngede geçirdiği ilk yıldan itibaren zarar verdi. Mars görevindeki bir astronot, Dünya’dan 700 kat daha fazla radyasyona maruz kalabilir.

Kurşun gibi geleneksel radyoprotektif malzemelerin ağırlığı ve kütlesi ile karşılaştırıldığında melanin, nasıl kullanılabileceği konusunda daha hafif ve daha esnektir. Melanin numuneleri şu anda Uluslararası Uzay istasyonunda yörüngede olup, malzemenin radyasyona maruz kalmaya verdiği tepki için başka bir araştırma ekibi tarafından incelenmektedir. Son çalışmalar, bu amaç için en iyi aday olarak kükürt içeren feomelanine odaklanmıştır.

Bununla birlikte Gianneschi’nin ekibi, kükürt yerine selenyum ile zenginleştirilmiş yeni bir melanin türünün X-ışınlarına karşı daha iyi koruma sağlayacağını varsaydı. Selenyum, kanserin önlenmesinde önemli bir rol oynayan önemli bir mikro besin maddesidir ve önceki araştırmalar selenyum bileşiklerinin hayvanları radyasyona karşı koruyabileceğini bildirmektedir. Bu bileşikler normal insan proteinlerinde bulunur, ancak daha önce doğada melanin ile ilişkilendirilmemiştir.

Gianneschi’nin ekibi, “selenomelanin” olarak adlandırdıkları yeni biyomateryali sentezledi ve canlı hücreleri tedavi etmek için kullandı. Karşılaştırma için sentetik feomelanin ve eumelanin ile tedavi edilen hücrelerin yanı sıra koruyucu melanin içermeyen hücreleri de hazırladılar.

Bir insan için ölümcül olacak seviyede bir radyasyon dozu aldıktan sonra, sadece selenomelanin ile tedavi edilen hücreler hala normal bir hücre döngüsü sergiledi.
Gianneschi, “sonuçlarımız selenomelaninin radyasyona karşı üstün koruma sağladığını gösterdi” dedi. “Ayrıca selenomelanini sentezlemenin feomelaninden daha kolay olduğunu ve yarattığımız şeyin doğada bulunan melanine sentetik feomelaninden daha yakın olduğunu bulduk.”

Bakterilerle yapılan diğer testler, selenomelaninin biyosentezlenebileceğini gösterdi; bu, uygun besinlerle beslenen canlı hücrelerin daha sonra selenomelanini kendi başlarına üretebileceği ve radyoprotektif özelliklerini koruyabileceği anlamına geliyor. Aslında, araştırmacılar laboratuvarlarında selenomelanini sentezlemelerine rağmen, doğada zaten mevcut olabileceğine inanıyorlar.

Gianneschi, “Ortamda bulunan bol miktarda selenyum kaynağı ile, bazı organizmalar selenomelaninin yararlı etkileri ile radyasyon içeren ekstrem koşullara uyum sağlayabilmiş olabilirler” dedi.

Cao, “çalışmalarımız, melaninin selenyum için bir depo görevi görme olasılığına ve organizmaların bundan yararlanmasını sağlamaya yardımcı olabileceğine işaret ediyor” dedi. “Selenomelanin, selenyumun biyolojik olarak nasıl metabolize edildiği ve dağıtıldığı konusunda önemli bir rol oynayabilir. Bu, daha fazla araştırma gerektiren alandır.”

Gianneschi ve ekibi, bu yeni biyomateryalin bir kişinin cildine, örneğin melanin bazlı bir güneş kremi gibi uygulanabileceğini öngörüyor. Ayrıca, taşıma sırasında malzemeleri radyasyondan korumak için koruyucu bir film olarak da kullanılabilir.

Kaynak : phys.org