黑色素廣泛存在于人體中，是身體防御機(jī)制的一部分。夏天到了，太陽(yáng)變得更毒了，皮膚中的黑色素可以保護(hù)我們不被輕度紫外線曬傷。光的波長(zhǎng)越短，穿透性越強(qiáng)。UVB（320-280 nm）僅僅可以到達(dá)皮膚表層，長(zhǎng)時(shí)間暴露就足以引起癌變，波長(zhǎng)更短的X射線（0.01-10 nm）則可以穿透軟組織直接對(duì)骨骼等進(jìn)行成像。高劑量的X射線輻射會(huì)導(dǎo)致癌變，雖然越來(lái)越多的人有了防曬的意識(shí)，然而，如何進(jìn)行X-射線輻射的防護(hù)也是一個(gè)重要的課題。
研究發(fā)現(xiàn)，在切爾諾貝利核電站和軌道航天器等暴露在高輻射下的場(chǎng)所存活著許多黑色素生物。黑色素可能可以直接衰減輻射或者淬滅自由基，從而為這些生物提供了保護(hù)。研究還發(fā)現(xiàn)，在眾多種類的黑色素中，含有苯并噻嗪結(jié)構(gòu)的褐黑素（Pheomelanin）對(duì)X射線的吸收似乎更高效。
最近，美國(guó)西北大學(xué)Nathan C.?Gianneschi課題組在《J.A.C.S.》上合作發(fā)表了一篇題為?“Selenomelanin: An Abiotic Selenium Analogue of?Pheomelanin”?的論文，利用同族、第四周期的硒元素（Selenium）替換苯并噻嗪結(jié)構(gòu)中的硫元素制備了具有類似結(jié)構(gòu)的含硒黑色素（Selenomelanin）納米顆粒，并發(fā)現(xiàn)其可以高效地防護(hù)NHEK細(xì)胞免受高劑量X射線的傷害。
自然界中還未發(fā)現(xiàn)含硒元素的黑色素。如果將來(lái)發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在，由于X射線吸收系數(shù)與元素原子序數(shù)的四次方（Z4）成正比，這種黑色素一定有更強(qiáng)的防輻射能力。出于此考量，制定合成路線率先在實(shí)驗(yàn)室得到此類黑色素并評(píng)價(jià)其性能顯得非常有意義，此論文是對(duì)實(shí)驗(yàn)室合成含硒黑色素的首次報(bào)道。作者利用硒代半胱氨酸和L-多巴胺作為原料，分別通過(guò)化學(xué)合成和活細(xì)菌原位生物合成手段制備了上述含硒黑色素納米顆粒。
固體核磁研究表明含硒黑色素的結(jié)構(gòu)與天然褐黑素(紅頭發(fā)中的色素)類似。這種材料可以很好的保護(hù)由X射線造成的細(xì)胞周期改變（特別是細(xì)胞DNA合成后期的停滯），最大可保護(hù)劑量達(dá)到6 Gy，遠(yuǎn)高于臨床放療劑量。
文章作者對(duì)保護(hù)機(jī)理也進(jìn)行了一些探討，發(fā)現(xiàn)含硒黑色素在物理防護(hù)、抗氧化和基因表達(dá)調(diào)控等方面都優(yōu)于其他黑色素。
Gianneschi教授認(rèn)為含硒的黑色素應(yīng)該或者已經(jīng)存在于自然界而尚未被人發(fā)現(xiàn)。2016年，加拿大University of Saskatchewan的Pickering報(bào)道過(guò)硒元素在含黑色素組織中的選擇性富集，我們認(rèn)為含硒黑色素為這一現(xiàn)象提供了合理的解釋，前人報(bào)道的現(xiàn)象也為我們的假設(shè)提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。目前我們正在研究如何從天然樣品中發(fā)現(xiàn)和提取含硒黑色素。
此外，這個(gè)工作所報(bào)道的材料是對(duì)含硒高分子的補(bǔ)充，是一種交聯(lián)的含硒生物大分子，為硒元素的生物代謝和除含硒蛋白以外的分布提供了新的可能。
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https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.0c05573
