黑色素成分的新特性可以推动生物电子学的发展

经过近一个世纪的科学探索，科学家们终于能够表征出物质中的关键成分，该物质负责赋予无数生物体颜色。

在今天在线发表在《自然化学》杂志上的这项研究中，一个国际研究小组分离出一种参与黑色素合成的关键分子，黑色素是人体中的一种物质，可在头发和皮肤中产生色素沉着，并保护细胞免受来自太阳的紫外线辐射的损害。他们研究的分子具有真黑素的许多物理特性，真黑素是一种通常只产生黑色和棕色色素的黑色素。

尽管研究人员对黑色素有所了解，但其化学结构仍然难以捉摸，俄亥俄州杰出学者，俄亥俄州立大学化学和生物化学教授Bern Kohler说，他是该研究的三位资深作者之一。

“黑色素就像我们脸上的鼻子一样简单，我们仍然不知道它是由什么制成的以及它是如何工作的，”科勒说。“它被认为是一种由大量相互作用成分组成的材料，所以我和我的合作者试图弄清楚的是，黑色素的潜在化学单位是什么，以及产生其特性的相互作用是什么?”

在实验室中，黑色素可以由几种简单的化学物质自然制成，这些化学物质结合或反应形成色素材料。由于麦吉尔大学的Jean-Philip Lumb和赫罗纳大学的Lluis Blancafort的努力，该团队能够成功合成和分析其分子大小的成分之一。他们发现它具有许多与最终产品黑色素相同的特性，即使没有进一步转化。

“黑色素就像一道复杂的菜肴，你只用几种食材烹饪，”科勒说。“鉴于皮肤中的黑色素颗粒含有数十亿个原子，看到黑色素样特性出现在仅包含几十个原子的分子中是令人惊讶的。

作为一名光谱学家 - 或者研究物质与光之间相互作用的科学家 - 科勒说，他发现最显着的是黑色素样分子的亮绿色，它能够吸收深红光。

“对于一个小分子来说，这很难做到，”科勒说。“这是已知的最小的有机分子之一，可以吸收长波长一直到红外线中。

科勒说，其不寻常的光学和磁性特性使黑色素模拟分子成为推进生物电子学研究的有吸引力的前景，该领域旨在连接电子学和活生物材料，以制造用于医学治疗的新技术或疗法。

研究结果还表明，利用黑色素的力量可以用来改变人类从环境中获取能量的方式。

“就像太阳能转换一样，我们替代能源战略的一部分是吸收来自整个太阳光谱的光子，”科勒说。“这就是真黑素的作用，相当自然。

未来的研究将旨在研究类似分子中的黑色素样特性。这种进步可以为合成生物材料替代品提供更大的可及性，但在短期内，科勒认为该团队发现黑色素样分子的工作将激励其他实验室更密切地研究黑色素的特性如何从其他意想不到的小分子单位中出现。

“我们的团队很高兴，通过研究可定制的小分子，就像我们在本文中写的那样，在理解黑色素结构方面取得进一步进展，”他说。“化学仍然非常复杂，但对小分子的兴趣应该增长，因为黑色素模型以及它们对产生新的黑色素启发材料的前景。

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