“Hantu jamur” melindungi kulit, kain dari racun, radiasi

Hantu jamur dibuat dengan mengetsa bahan biologis dari sel jamur. Kredit: Nathan Gianneschi / Laboratorium Universitas Northwestern

Terinspirasi oleh jamur, bentuk baru melanin sintetis bertindak sebagai detoksifikasi alami.

Ide untuk menciptakan bahan berpori selektif telah menarik perhatian ahli kimia selama beberapa dekade. Sekarang, penelitian baru dari Universitas Northwestern menunjukkan bahwa jamur mungkin telah melakukan hal itu selama jutaan tahun.

Ketika laboratorium Nathan Gianneschi mulai mensintesis melanin yang akan meniru melanin yang dibentuk oleh jamur tertentu yang diketahui menghuni lingkungan yang tidak biasa dan tidak bersahabat, termasuk pesawat ruang angkasa, mesin pencuci piring, dan bahkan Chernobyl, mereka awalnya tidak mengharapkan bahan menjadi sangat berpori, sebuah properti yang memungkinkan bahan untuk menyimpan dan menangkap molekul.

Melanin telah ditemukan melalui organisme hidup, pada kulit dan belakang mata, dan sebagai pigmen bagi banyak hewan dan tumbuhan. Ini juga berperan dalam melindungi spesies dari pemicu stres lingkungan. Garis-garis ular laut berkepala penyu menjadi gelap, misalnya di hadapan air yang terkontaminasi; ngengat yang hidup di kawasan industri menjadi hitam karena selnya menyerap racun dari jelaga. Para peneliti bertanya-tanya apakah jenis biomaterial ini dapat dibuat lebih kenyal untuk mengoptimalkan sifat-sifat ini. Dan, pada gilirannya, jika melankolis seperti melanin ada di alam.

“Fungsi melanin tidak sepenuhnya diketahui sepanjang waktu dan dalam semua kasus,” kata Gianneschi, penulis utama studi tersebut. “Tanpa diragukan lagi, ini adalah pembasmi radikal kulit manusia dan melindungi dari kerusakan akibat sinar UV. Sekarang, melalui sintesis, kami telah menemukan materi menarik yang mungkin ada di alam dengan sangat baik. Jamur dapat membuat bahan ini untuk menambah kekuatan mekanis pada selnya, tetapi sifatnya keropos, sehingga nutrisi dapat melintas. “

Studi ini akan dipublikasikan pada hari Jumat, 5 Maret 2021, di Jurnal American Chemical Society.

Gianneschi adalah Profesor Kimia Jacob dan Rosaline Cohn di Sekolah Tinggi Seni dan Sains Weinberg. Dengan penunjukan di departemen ilmu material dan teknik biomedis di Sekolah Teknik McCormick, Gianneschi juga merupakan direktur asosiasi dari Institut Internasional Nanoteknologi.

Kemampuan untuk membuat bahan ini di laboratorium sangat menggembirakan karena beberapa alasan. Pada material non-porous tipikal, partikel hanya terserap secara superfisial di permukaan. Tetapi bahan berpori seperti allomelanin diserap dan mengandung racun yang tidak diinginkan sambil membiarkan hal-hal baik seperti udara, air dan nutrisi masuk. Hal ini memungkinkan produsen untuk membuat lapisan pelindung dan pelindung untuk seragam.

“Anda selalu bersemangat untuk menemukan sesuatu yang berpotensi berguna,” kata Gianneschi. “Tapi ada juga gagasan menarik bahwa ketika Anda mengetahuinya, mungkin ada lebih banyak bahan seperti ini dalam biologi. Tidak banyak contoh di mana sintesis kimia mengarah pada penemuan biologis. Seringkali sebaliknya.”

Naneki McCallum, seorang peneliti pascasarjana di laboratorium dan penulis pertama makalah tersebut, telah menyadari bahwa, di bawah kondisi yang tepat, melanin tampak kosong atau dapat terkandung dalam apa yang tampak kosong dengan mikroskop elektron. Ketika tim menemukan bahan sintetis, mereka mulai bereksperimen dengan porositas dan selektivitas bahan untuk menyerap molekul di rongga ini.

Dalam demonstrasi utama, tim, yang bekerja dengan para peneliti dari Naval Research Laboratory, mampu menunjukkan bahwa melanin berpori baru akan bertindak sebagai lapisan pelindung, mencegah simulan gas saraf lewat. Terinspirasi oleh hasil ini, mereka mengisolasi melanin alami dari sel jamur. Ini dilakukan dengan mengetsa biomaterial dari dalam, meninggalkan cangkang yang mengandung melanin. Mereka menyebut bangunan ini “hantu jamur” karena kualitas Casper, dalam cara yang kosong dan sulit dipahami. Bahannya, yang berasal dari jamur, juga bisa digunakan sebagai lapisan pelindung pada kain. Anehnya, bahan tersebut tetap dapat bernapas, memungkinkan air melewatinya karena memerangkap racun.

Keuntungan lain dari bahan ini adalah kesederhanaannya, karena mudah diproduksi dan diskalakan dari prekursor molekul sederhana. Di masa depan, ini bisa digunakan untuk membuat topeng dan pelindung wajah dan memiliki potensi untuk aplikasi dalam penerbangan luar angkasa jarak jauh. Bahan pelapis di luar angkasa akan memungkinkan astronot menyimpan racun yang bernapas sambil melindungi diri dari radiasi berbahaya, yang menghasilkan lebih sedikit limbah dan berat.

Ini juga merupakan langkah menuju membran selektif, bidang studi yang sangat kompleks yang bertujuan untuk mengambil senyawa seperti air dan memungkinkan mineral sehat untuk melewatinya dengan memblokir logam berat seperti merkuri.

“Jamur dapat berkembang biak di tempat organisme lain berkelahi dan memiliki melanin untuk membantu mereka melakukan itu,” kata McCallum. “Jadi kami bertanya pada diri sendiri, properti apa yang dapat kami manfaatkan dengan menciptakan kembali bahan-bahan ini di lab?”

Referensi: “Allomelanin: A Biopolymer of Intrinsic Microporosity” 5 Maret 2021, Jurnal American Chemical Society.

Studi ini didukung oleh MURI melalui Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara (AFOSR FA9550-18-1-0142) dan Badan Pengurangan Ancaman Pertahanan (HDTRA1- 19-19-1-0010).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ada lebih banyak genetika daripada DNA

Ahli biologi di Inggris dan Austria telah mengidentifikasi 71 gen baru pada tikus. Ahli biologi di Universitas Bath dan Wina telah menemukan 71 gen baru...

Untuk mencegah kelaparan, adaptasi iklim membutuhkan miliaran investasi tahunan tambahan

Investasi dalam penelitian pertanian, pengelolaan air, infrastruktur dapat mencegah pertumbuhan kelaparan yang disebabkan oleh iklim. Untuk mencegah dampak perubahan iklim pada tahun 2050, yang memaksa...

Teknologi Ultra Tipis Canggih untuk Merevolusi Penglihatan Malam – “Kami Membuat Yang Tak Terlihat Terlihat”

Dr. Rocio Camacho Morales mengatakan para peneliti membuatnya "tidak terlihat, terlihat." Kredit: Jamie Kidston, Universitas Nasional Australia Biar ringan! Film ultra-tipis suatu hari...

Maju dalam dekomposisi CO2 dengan efisiensi tinggi

ARA. 1: Metode sintesis fotokatalis tiga komponen baru. Sebuah nanotube karbon enkapsulasi molekul yodium direndam dalam larutan perak nitrat (AgNO3) berair untuk menghasilkan...

Satelit Terkemuka di Lautan – Copernicus Sentinel-6 – Hidup!

Copernicus Sentinel-6 menggunakan mode inovatif yang diselingi dengan altimeter radar frekuensi ganda Poseidon-4 (C- dan Ku-band), yang telah meningkatkan kinerja dibandingkan dengan desain altimeter...

Newsletter

Subscribe to stay updated.