Un nuevo biomaterial, posible protección contra la radiación de rayos X o vuelos espaciales

VALÈNCIA, (EP). Investigadores de la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, han sintetizado una nueva forma de melanina enriquecida con selenio llamada selenomelanina, un biomaterial que supone una promesa extraordinaria como escudo para el tejido humano contra la radiación dañina, tanto en los tratamientos con rayos X como en los vuelos espaciales.

"Dado el creciente interés en los viajes espaciales y la necesidad general de biomateriales livianos, multifuncionales y radioprotectores, nos entusiasma el potencial de la melanina", explica Nathan Gianneschi, de Northwestern, quien dirigió la investigación.

"Se le ocurrió a nuestro compañero postdoctoral Wei Cao que la melanina que contenía selenio ofrecería una mejor protección que otras formas de melanina --añade--. Eso trajo a colación la intrigante posibilidad de que esta melanina aún no descubierta pueda existir en la naturaleza, siendo utilizada de esta manera. Así que nos saltamos la parte del descubrimiento y decidimos hacerla nosotros mismos".

La investigación, que se publica en línea en el 'Journal of the American Chemical Society', ha sido dirigida por Gianneschi, profesor de Química en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y director asociado del Instituto Internacional de Nanotecnología.

La melanina se encuentra en la mayoría de los organismos en los reinos de plantas y animales, así como en bacterias y hongos. Aunque es más conocida por la pigmentación, 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 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 de rayos X y la radioterapia clínica. Es una consideración aún mayor en casos extremos como el mal funcionamiento de un reactor nuclear o el viaje espacial humano.

El emblemático 'Estudio de 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, la melanina es más ligera y más flexible en cuanto a cómo se puede usar.

Las muestras de melanina se encuentran actualmente en órbita en la Estación Espacial Internacional, y están siendo estudiadas por otro equipo de investigación para determinar la respuesta del material a la exposición a la radiación.

Estudios recientes se han centrado en la feomelanina, que contiene azufre, como el mejor candidato para ese propósito. Sin embargo, el equipo de Gianneschi planteó la hipótesis de 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, y las investigaciones anteriores informan 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, al que llamaron "selenomelanina", y lo usó para tratar células vivas. A modo de comparación, también prepararon células tratadas con feomelanina y eumelanina sintéticas, así como células sin melanina protectora.

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

"Nuestros resultados demostraron que la selenomelanina ofrece una protección superior contra la radiación --asegura Gianneschi--. También descubrimos que era más fácil sintetizar selenomelanina que feomelanina, y lo que creamos era más cercano que la feomelanina sintética a la melanina que se encuentra en la naturaleza".

Pruebas adicionales con bacterias mostraron que la selenomelanina puede ser biosintetizada, lo que significa que las células vivas alimentadas con nutrientes apropiados 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 pudieron adaptarse a circunstancias extremas como la radiación a través de los efectos beneficiosos de la selenomelanina", anota Gianneschi.

"Nuestro trabajo apunta a la posibilidad de que la melanina pueda actuar como un depósito de selenio, ayudando a asegurar que los organismos se beneficien de ella --añade Cao--. La selenomelanina puede desempeñar un papel importante en la forma en que el selenio se metaboliza y distribuye biológicamente. Es un área para una mayor investigación".

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