Wetenschappers hebben voor het eerst het zwarte pigment dat onze huid kleurt en bananen hun vlekken geeft, "ongemengd".

Onderzoekers van de Ohio State University deden het werk met eumelanine, een vorm van melanine die bruine of zwarte kleuren produceert.

Melanine is belangrijk voor het menselijk lichaam:het werkt als een natuurlijke zonnebrandcrème, DNA beschermen tegen schade veroorzaakt door de ultraviolette stralen van de zon. Het vernietigt ook vrije radicalen in het lichaam en voorkomt dat metaalionen organen beschadigen.

Maar ondanks dat ik dat allemaal weet, wetenschappers weten niet een van de meest elementaire dingen over melanine, zei Bern Kohler, senior auteur van de studie, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Chemische Wetenschappen .

"De meest fundamentele vraag die over een pigment kan worden gesteld, is wat het zijn kleur geeft, " zei Kohler, Ohio Eminent Scholar en hoogleraar scheikunde aan de Ohio State.

"En daar hebben we geen antwoord op. Dus hebben we de kleur zwart in wezen ontmengd om de onderliggende kleuren te onthullen."

Kohler zei dat het begrijpen van de structuur van melanine cruciaal is voor wetenschappelijke vooruitgang in de geneeskunde en materiaalkunde.

"Een van de echt grote puzzels over melanine - en het verrast wetenschappers altijd die geen melanine-experts zijn - is dat we geen structuur hebben voor melanine. Denk aan de dubbele DNA-helix:we moesten de structuur van die dubbele helix kennen voordat we konden begrijpen wat er met DNA gebeurde. Het kennen van de structuur is vaak hoe we vooruitgang boeken in de wetenschap, " hij zei.

"Eumelanine is dit bruinzwarte pigment dat in al onze huid en haar zit, en het is echt interessant voor een spectroscopist - en dat ben ik - omdat het alle spectrale componenten van licht absorbeert. Dit maakt het aantrekkelijk voor zonne-energie en andere toepassingen waar het vastleggen van alle energie in zonlicht belangrijk is."

Denk aan een kind dat met verf speelt en over kleuren leert, zei Kohler. Ze combineren geel en blauw en worden groen. Ze combineren rood en geel en krijgen oranje. Maar combineer alle kleuren, en het resultaat zal een diepe, modderig zwart.

"Dat is melanine, ' zei hij. 'En we wilden weten wat er voor nodig was om het te maken - welke kleine kleurmoleculen erin zitten. "

Het team van Kohler, waaronder postdoctoraal onderzoeker Christopher Grieco van de staat Ohio en afgestudeerde student Forrest R. Kohl, heeft gewerkt aan een antwoord op die vraag. het beantwoorden, hij zei, zou de deur kunnen openen naar toekomstige ontdekkingen die kunnen helpen bij het maken van betere zonnebrandmiddelen.

Om een ​​stap in die wetenschappelijke richting te zetten, de onderzoekers creëerden eumelanine in het laboratorium. Daarna gebruikten ze extreem korte lichtpulsen van minder dan een miljoenste van een miljoenste van een seconde om naar verschillende pigmenten te zoeken.

Sommige lichtabsorberende materialen zijn opgebouwd als kristallen, in een symmetrische, voorspelbare volgorde. Melanine is niet zo opgebouwd, zei Kohler. In plaats daarvan, het bestaat uit chromoforen - delen van moleculen die de dingen hun kleur geven - die in een schijnbaar willekeurige, ongeordende manier.

Om meer te weten te komen over de structuur van melanine, Kohler en zijn team hebben die chromoforen onderzocht, verwijderde er vervolgens enkele met korte lichtpulsen om te zien wat er met het pigment zou gebeuren. Zou de kleur van het pigment veranderen, bijvoorbeeld? Zouden de andere chromoforen het gat opvullen?

"Zie het als uw FM-radio in uw auto, "Zei Kohler. "Je kunt het op veel verschillende stations afstemmen, omdat elk over een beperkt bereik van het radiofrequentiespectrum uitzendt. In plaats van radiogolven uit te zenden, de melaninechromoforen absorberen lichtgolven met een hogere frequentie, en we wilden bepalen hoeveel van het elektromagnetische spectrum wordt ingenomen door elk chromofoor 'station'.

"Wat we vroegen was hoeveel stations er zijn? Binnen het zichtbare spectrum zijn er veel chromoforen die absorberen op verschillende frequenties of slechts een paar die de meeste mogelijke bandbreedte gebruiken?"

Wat ze vonden, eigenlijk, is dat het afstemmen van een smalle lichtpuls over het zichtbare spectrum een ​​paar van deze stations - een paar chromoforen - tegelijk zou kunnen uitschakelen, andere chromoforen achterlatend die verschillende kleuren absorberen.

"Bij onze experimenten toen we van een station afkwamen, we kwamen nieuwe stations tegen, " zei hij. "En wat we zagen is dat deze verschillende chromoforen niet echt met elkaar praten. Ze gedragen zich min of meer onafhankelijk van elkaar."