Imballaggio per lo spazio? Ecco una cosa che non vorrai dimenticare.

I ricercatori della Northwestern University hanno sintetizzato una nuova forma di melanina arricchita con selenio. Chiamato selenomelanina, questo nuovo biomateriale mostra straordinarie promesse come scudo per i tessuti umani contro le radiazioni nocive.

"Dato il crescente interesse per i viaggi nello spazio, e il bisogno generale di leggerezza, biomateriali multifunzionali e radioprotettivi, siamo diventati entusiasti del potenziale della melanina, " ha detto Nathan Gianneschi della Northwestern, che ha condotto la ricerca. "Al nostro collega postdottorato Wei Cao è venuto in mente che la melanina contenente selenio avrebbe offerto una protezione migliore rispetto ad altre forme di melanina. Ciò ha sollevato l'intrigante possibilità che questa melanina ancora sconosciuta possa benissimo esistere in natura, essere usato in questo modo. Quindi abbiamo saltato la parte della scoperta e abbiamo deciso di farcela da soli".

La ricerca sarà pubblicata online mercoledì, 8 luglio in Giornale della Società Chimica Americana , prima della pubblicazione nell'edizione cartacea di luglio.

Gianneschi è Jacob and Rosalind Cohn Professor of Chemistry presso il Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e direttore associato dell'International Institute for Nanotechnology. Cao è il primo autore dell'articolo.

La melanina si trova nella maggior parte degli organismi nei regni vegetale e animale, così come in batteri e funghi. Sebbene sia meglio conosciuto per la pigmentazione, la melanina fornisce anche una preziosa protezione dalle radiazioni. In natura sono stati osservati cinque tipi di melanina, con feomelanina (il pigmento nei capelli rossi) ha dimostrato di assorbire i raggi X in modo più efficiente rispetto alla più comune eumelanina (pigmenti neri e marroni nei capelli scuri).

L'esposizione indesiderata alle radiazioni si verifica durante molte attività comuni, dal viaggio aereo alla diagnosi radiografica e alla radioterapia clinica. È una considerazione ancora più grande in casi estremi come un malfunzionamento di un reattore nucleare o un viaggio spaziale umano. Il punto di riferimento della NASA "Twins Study" ha mostrato danni al DNA dell'astronauta Scott Kelly dal suo anno in orbita. Un astronauta in missione su Marte potrebbe ricevere fino a 700 volte più radiazioni che sulla Terra.

Rispetto al peso e all'ingombro dei tradizionali materiali radioprotettivi come il piombo, melanina è più leggera e flessibile nelle modalità di utilizzo. Campioni di melanina sono attualmente in orbita presso la Stazione Spaziale Internazionale, in fase di studio da un altro gruppo di ricerca per la risposta del materiale all'esposizione alle radiazioni. Recenti studi si sono concentrati sulla feomelanina, che contiene zolfo, come il miglior candidato a tale scopo.

La squadra di Gianneschi ipotizzava, però, che un nuovo tipo di melanina, arricchita con selenio invece che con zolfo, fornirebbe una migliore protezione contro i raggi X. Il selenio è un micronutriente essenziale che svolge un ruolo importante nella prevenzione del cancro, e precedenti rapporti di ricerca secondo cui i composti di selenio possono proteggere gli animali dalle radiazioni. Questi composti si trovano nelle normali proteine ​​umane, ma non sono stati associati alla melanina in natura prima.

Il team di Gianneschi ha sintetizzato il nuovo biomateriale, che chiamavano "selenomelanina, " e lo usava per trattare le cellule viventi. Per confronto, hanno anche preparato cellule trattate con feomelanina sintetica ed eumelanina, così come le cellule prive di melanina protettiva.

Dopo aver ricevuto una dose di radiazioni che sarebbe letale per un essere umano, solo le cellule trattate con selenomelanina mostravano ancora un normale ciclo cellulare.

"I nostri risultati hanno dimostrato che la selenomelanina offre una protezione superiore dalle radiazioni, " ha detto Gianneschi. "Abbiamo anche scoperto che era più facile sintetizzare la selenomelanina rispetto alla feomelanina, e ciò che abbiamo creato era più vicino della feomelanina sintetica alla melanina che si trova in natura".

Ulteriori test con batteri hanno dimostrato che la selenomelanina può essere biosintetizzata, il che significa che le cellule vive alimentate con nutrienti appropriati possono quindi produrre da sole selenomelanina e mantenere le sue proprietà radioprotettive. Infatti, sebbene i ricercatori abbiano sintetizzato la selenomelanina nel loro laboratorio, credono che possa essere già presente in natura.

"Con un'abbondante fonte di selenio nell'ambiente, alcuni organismi potrebbero essere stati in grado di adattarsi a circostanze estreme tali radiazioni attraverso gli effetti benefici della selenomelanina, " ha detto Gianneschi.

"Il nostro lavoro indica la possibilità che la melanina possa fungere da deposito di selenio, contribuendo a garantire che gli organismi ne traggano beneficio, " ha detto Cao. "La selenomelanina può svolgere un ruolo importante nel modo in cui il selenio viene metabolizzato e distribuito biologicamente. È un'area per ulteriori indagini".

Gianneschi e il suo team immaginano che questo nuovo biomateriale possa essere applicato sulla pelle di una persona, come una crema solare a base di melanina. Potrebbe anche essere usato come pellicola protettiva per proteggere i materiali dalle radiazioni durante il trasporto.