يمكن للخصائص التي تم الكشف عنها حديثًا لـ "مكون" الميلانين أن تعزز الإلكترونيات الحيوية

بعد ما يقرب من قرن من البحث العلمي ، حدد العلماء أخيرًا عنصرًا رئيسيًا في مادة تسمى الميلانين مسؤولاً عن إعطاء عدد لا يحصى من الكائنات الحية لونها. 

في الدراسة المنشورة على الإنترنت في المجلة طبيعة الكيمياء, قام فريق دولي من الباحثين بعزل جزيء رئيسي مشارك في توليف الميلانين، مادة في جسم الإنسان تنتج تصبغاً في الشعر والجلد وتحمي الخلايا من التلف بفعل الأشعة فوق البنفسجية من الشمس.

يحتوي الجزيء الذي درسوه على العديد من الخصائص الفيزيائية لـ eumelanin ، وهو نوع من الميلانين ينتج عادة فقط أصباغ سوداء وبنية. 

على الرغم مما يعرفه الباحثون عن الميلانين ، إلا أن تركيبته الكيميائية ظلت بعيدة المنال برن كوهلر ، أحد العلماء البارزين في ولاية أوهايو وأستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية في جامعة ولاية أوهايو، واحد من ثلاثة مؤلفين كبار.  

قال كوهلر: "الميلانين واضح مثل الأنف على وجهنا وما زلنا لا نعرف بالضبط ما هو مصنوع وكيف يعمل". "يُعتقد أنها مادة مكونة من أعداد كبيرة من المكونات المتفاعلة ، ولذا فإن ما أحاول أنا وزملاؤنا الوصول إليه هو ، ما هي الوحدات الكيميائية الأساسية للميلانين وما هي التفاعلات التي تؤدي إلى ظهور خصائصه؟"

في المختبر ، يمكن صنع الميلانين بشكل طبيعي من عدد قليل من المواد الكيميائية البسيطة التي تتحد أو تتفاعل لتكوين المادة المصطبغة. بفضل جهود Jean-Philip Lumb من جامعة McGill و Lluis Blancafort من جامعة جيرونا ، تمكن الفريق من تصنيع وتحليل أحد مكوناته بحجم الجزيء بنجاح. ووجدوا أن له العديد من نفس الخصائص مثل الميلانين المنتج النهائي ، حتى بدون مزيد من التحول.

قال كوهلر "الميلانين يشبه طبقًا معقدًا تقوم بطهيه من مكونات قليلة فقط". "بالنظر إلى أن حبيبات الميلانين في الجلد تحتوي على مليارات الذرات ، كان من المدهش رؤية خصائص تشبه الميلانين تظهر في جزيء يحتوي على بضع عشرات من الذرات فقط."

بصفته خبيرًا في التحليل الطيفي - أو كعالم يبحث في التفاعلات بين المادة والضوء - قال كولر إن أكثر ما يلفت الانتباه هو اللون الأخضر اللامع للجزيء الشبيه بالميلانين ، القادر على امتصاص الضوء الأحمر العميق. 

قال كوهلر: "هذا صعب جدًا على جزيء صغير". "هذا هو واحد من أصغر الجزيئات العضوية المعروفة التي يمكن أن تمتص أطوال موجية طويلة وصولاً إلى الأشعة تحت الحمراء."

قال كوهلر إن خصائصه البصرية والمغناطيسية غير العادية تجعل جزيء الميلانين المحاكي فرصة جذابة لتطوير أبحاث الإلكترونيات الحيوية ، وهو مجال يهدف إلى ربط الإلكترونيات والمواد البيولوجية الحية لتصنيع تقنيات أو علاجات جديدة للعلاجات الطبية.

تشير نتائج الدراسة أيضًا إلى أنه يمكن استخدام قوة الميلانين لتغيير الطريقة التي يحصد بها البشر الطاقة من بيئتنا.

قال كولر: "مثل تحويل الطاقة الشمسية ، فإن جزءًا من استراتيجيتنا للطاقة البديلة هو امتصاص فوتونات الضوء من جميع أنحاء الطيف الشمسي". "هذا ما يفعله eumelanin ، بشكل طبيعي إلى حد ما."

ستهدف الأبحاث المستقبلية إلى دراسة الخصائص الشبيهة بالميلانين في أنواع مماثلة من الجزيئات. يمكن أن توفر مثل هذه الخطوات إمكانية وصول أكبر إلى بدائل المواد الحيوية الاصطناعية ، ولكن على المدى القصير ، يتخيل كوهلر أن عمل الفريق في الكشف عن جزيء يشبه الميلانين سيلهم المختبرات الأخرى للنظر عن كثب في كيفية ظهور خصائص الميلانين من وحدات جزيئية صغيرة أخرى بشكل غير متوقع. 

قال: "فريقنا متحمس لأن المزيد من التقدم في فهم بنية الميلانين يمكن أن ينجح من خلال دراسة جزيئات صغيرة قابلة للتخصيص مثل تلك التي نكتب عنها في هذه الورقة". "الكيمياء لا تزال معقدة للغاية ، ولكن الاهتمام يجب أن ينمو في الجزيئات الصغيرة مثل نماذج الميلانين والوعد الذي يحملونه لتوليد مواد جديدة مستوحاة من الميلانين."

المصدر جامعة ولاية أوهايو

اطلع على اعرض الرابط الخاص بك إلى صفحة ذات صلة بموضوع هذا المنشور.