वैज्ञानिकों ने अंतरिक्ष विकिरण से मानव त्वचा को अधिक सुरक्षित बनाने का एक तरीका विकसित किया है
पृथ्वी एक विकिरण कोकून है। उस कोकून के अंदर का वातावरण और चुम्बकमंडल हमें ज्यादातर सूर्य के विकिरण से सुरक्षित रखते हैं। कुछ अल्ट्रावायलेट किरणें अंदर आती हैं और हमें नुकसान पहुंचा सकती हैं। लेकिन उचित सावधानियां जैसे केवल जोखिम को कम करना सूर्य के विकिरण को दूर रख सकता है।
लेकिन अंतरिक्ष पूरी तरह से एक अलग मामला है। यह अंतरिक्ष यात्रियों के लिए कई खतरों में से एक है, हमेशा मौजूद विकिरण वह है जिसे समाधान की आवश्यकता है।
अब शोधकर्ताओं की एक टीम ने अंतरिक्ष यात्रियों की सुरक्षा के लिए एक नया बायोमटेरियल विकसित किया है।
यह नया विकास मेलेनिन, वर्णक के आसपास केंद्रित है जो पृथ्वी पर अधिकांश जीवित चीजों में पाए जाते हैं, जिनमें हम जैसे जानवर भी शामिल हैं। मेलेनिन लाल बालों के लिए, फलों को भूरा होने के लिए और सूर्य के यूवी विकिरण के संपर्क में आने के बाद त्वचा को काला करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। और यह आखिरी बिंदु है जो इस काम के लिए महत्वपूर्ण है।
नए अध्ययन का शीर्षक है 'सेलेनोमेलानिन: फोमेलानिन का एक अजैविक सेलेनियम एनालॉग।' नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर नाथन जियानस्ची और इंटरनेशनल इंस्टीट्यूट फॉर नैनो टेक्नोलॉजी के सहयोगी निदेशक ने शोध का नेतृत्व किया। नॉर्थवेस्टर्न में रसायन विज्ञान विभाग से वेई काओ पेपर के पहले लेखक हैं। यह अध्ययन जर्नल ऑफ द अमेरिकन केमिकल सोसाइटी में प्रकाशित हुआ है।
जैसे-जैसे महत्वाकांक्षी अंतरिक्ष यात्रा योजनाएं अंतरिक्ष यात्रियों को पृथ्वी से अधिक समय तक ले जाती हैं, अंतरिक्ष यात्रियों को बढ़े हुए जोखिमों का सामना करना पड़ता है। हॉलीवुड-शैली की आपदाओं को एक तरफ छोड़ दें, तो कुछ खतरे गंभीर होने के बजाय पुराने हैं। जैसे यहाँ पृथ्वी पर, समय के साथ सौर विकिरण से सुरक्षा महत्वपूर्ण है।
'अंतरिक्ष यात्रा में बढ़ती रुचि, और हल्के, बहुक्रियाशील और रेडियोप्रोटेक्टिव बायोमैटिरियल्स की सामान्य आवश्यकता को देखते हुए, हम मेलेनिन की क्षमता के बारे में उत्साहित हो गए हैं।'
लीड रिसर्चर नाथन जियानेस्ची, रसायन विज्ञान के प्रोफेसर, नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी
लेकिन अंतरिक्ष में जोखिम बहुत अधिक है। एक बार पृथ्वी के कोकून के बाहर, अंतरिक्ष यात्री बहुत अधिक विकिरण के संपर्क में आते हैं। न केवल सूर्य के नियमित, स्थिर उत्पादन से, बल्कि सौर ज्वालाओं और यहां तक कि ब्रह्मांडीय किरणों से भी। अंतरिक्ष खतरे में है आयनित विकिरण .
आयनकारी विकिरण या तो कणों या तरंगों के रूप में यात्रा कर सकता है। इसमें परमाणुओं और अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को अलग करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा है, जो जीवित प्राणियों के लिए बुरी खबर है। रेडियो तरंगों, माइक्रोवेव और वाईफाई जैसे विकिरण आयनकारी नहीं होते हैं, जबकि पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा किरणें आयनकारी होती हैं। छवि क्रेडिट: स्पाज़टर्टल द्वारा - स्वयं का कार्य, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=45834629
जब अंतरिक्ष यात्री लो अर्थ ऑर्बिट के बाहर समय बिताते हैं, तो उन्हें उस विकिरण के संपर्क में आने से अधिक जोखिम का सामना करना पड़ता है: कैंसर और अन्य अपक्षयी रोग, विकिरण बीमारी, और यहां तक कि केंद्रीय तंत्रिका प्रभाव, नासा के अनुसार। वास्तव में, नासा का कहना है कि अंतरिक्ष यात्रियों को 50 से 2,000 मिली-सीवर्ट्स (एमएसवी) तक विकिरण की खुराक के संपर्क में लाया जा सकता है। लेकिन 1mSv भी लगभग तीन छाती एक्स-रे के बराबर है, इसलिए यह अंतरिक्ष यात्रियों की तरह 150 और 6000 छाती के एक्स-रे के संपर्क में है। (क्या आप इसके लिए साइन अप करेंगे?)
हम अंतरिक्ष यात्रियों को सीसा में घेर सकते हैं - या उन्हें अस्पतालों में एक्स-रे तकनीशियनों की तरह लीड शील्ड के पीछे रख सकते हैं - और उनकी रक्षा की जाएगी। समस्या यह है कि, सभी खतरनाक विकिरण से सुरक्षित रहते हुए, अंतरिक्ष यात्री अपने सभी कर्तव्यों का पालन कैसे कर सकते हैं?
सीसा भी बहुत भारी होता है, और विकिरण परिरक्षण के लिए अंतरिक्ष में लेड को लॉन्च करना अव्यावहारिक है। नासा के जॉनसन स्पेस रेडिएशन एनालिसिस ग्रुप के केरी ली ने कहा, 'यह संभावना नहीं है कि हम समर्पित विकिरण-परिरक्षण द्रव्यमान को उड़ाने में सक्षम होंगे,' आर्टेमिस जैसे मिशनों के लिए। प्रेस विज्ञप्ति .
सीसा आमतौर पर लोगों और चीजों को शक्तिशाली विकिरण से बचाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके इतने प्रभावी होने का कारण इसका उच्च घनत्व और वजन है। जिससे उपयोग करने में भी परेशानी होती है। छवि क्रेडिट: चांग्ल द्वारा - स्वयं का कार्य, सार्वजनिक डोमेन, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=599629
यही कारण है कि मेलेनिन में रुचि पैदा हुई।
'अंतरिक्ष यात्रा में बढ़ती रुचि, और हल्के, बहुक्रियाशील और रेडियोप्रोटेक्टिव बायोमैटिरियल्स की सामान्य आवश्यकता को देखते हुए, हम मेलेनिन की क्षमता के बारे में उत्साहित हो गए हैं,' प्रमुख शोधकर्ता नाथन जियानेस्ची ने एक में कहा। प्रेस विज्ञप्ति . 'यह हमारे पोस्टडॉक्टरल साथी वेई काओ के साथ हुआ कि सेलेनियम युक्त मेलेनिन मेलेनिन के अन्य रूपों की तुलना में बेहतर सुरक्षा प्रदान करेगा। इससे यह पेचीदा संभावना पैदा हुई कि यह अभी तक अनदेखा मेलेनिन प्रकृति में बहुत अच्छी तरह से मौजूद हो सकता है, इस तरह से इस्तेमाल किया जा रहा है। इसलिए हमने खोज वाले हिस्से को छोड़ दिया और इसे खुद बनाने का फैसला किया।'
पृथ्वी पर, जब हमारी त्वचा यूवी विकिरण के संपर्क में आती है, तो हम अधिक मेलेनिन का उत्पादन करते हैं। यह त्वचा को काला कर देता है, और मेलेनिन रंगद्रव्य प्रकाश को अवशोषित करने में प्रभावी होता है। वास्तव में, यह 99.9% यूवी विकिरण को अवशोषित कर सकता है।
शोधकर्ता पहले से ही जानते हैं कि मेलेनिन में अंतरिक्ष यात्रियों को विकिरण से बचाने की क्षमता है। एक अलग शोध दल है नमूनों के साथ प्रयोग अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर यह देखने के लिए कि यह वहां विकिरण के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करता है, जो न केवल यूवी विकिरण है, बल्कि एक्स-रे जैसे अधिक ऊर्जावान विकिरण है।
चंद्रमा पर आर्टेमिस अंतरिक्ष यात्रियों का चित्रण। चंद्रमा में कोई चुंबकमंडल या सुरक्षात्मक वातावरण नहीं है, इसलिए आर्टेमिस अंतरिक्ष यात्री, और भविष्य के चंद्र आधार पर काम करने वाले किसी भी अंतरिक्ष यात्री को आयनकारी विकिरण से सुरक्षा की आवश्यकता होगी। साभार: नासा
लेकिन मेलेनिन विभिन्न प्रकार के होते हैं। आईएसएस पर परीक्षण किया जा रहा वास्तव में फंगल मेलेनिन और पॉलिमर का एक संयोजन है। उस काम के प्रमुख शोधकर्ता जॉन्स हॉपकिन्स के रैडमेस जेबी कोर्डेरो हैं। 'लक्ष्य मेलेनिन लेना और प्रकृति से प्रेरित जैव सामग्री बनाना होगा, मेमने ने समझाया . 'हम देख रहे हैं कि क्या हम जीव विज्ञान की नकल कर सकते हैं और जीव विज्ञान से हमारे लाभ के लिए सीख सकते हैं।'
लेकिन मेलेनिन से समृद्ध को देखकर यह नया शोध थोड़ा अलग दिशा में जा रहा है सेलेनियम . सेलेनियम का प्रकाश के साथ एक दिलचस्प संबंध है, और इसका उपयोग वर्णक के रूप में, कांच बनाने में, एक्स-रे डिटेक्टरों में और सौर कोशिकाओं में किया जाता है। जाहिर है, जब विकिरण की बात आती है तो सेलेनियम के साथ कुछ होता है।
पिछले शोध से पता चला है कि सेलेनियम यौगिक जानवरों को एक्स-रे से बचा सकते हैं। इसलिए नए काम के पीछे की टीम ने सोचा कि क्या सेलेनियम के साथ मेलेनिन के संयोजन से अंतरिक्ष यात्रियों की सुरक्षा का एक नया तरीका मिलेगा।
खर्च करने के बजाय कौन जानता है कि प्रकृति में कहीं यौगिक खोजने की कितनी देर हो रही है, उन्होंने एक प्रयोगशाला में अपने स्वयं के यौगिक बनाने का फैसला किया। उन्होंने एक नए बायोमटेरियल को संश्लेषित किया जिसे वे 'सेलेनोमेलेनिन' कह रहे हैं। उन्होंने नई सामग्री के साथ कोशिकाओं का इलाज किया, साथ ही सिंथेटिक फोमेलिनिन और यूमेलानिन के साथ इलाज किए गए कोशिकाओं के साथ। उन्होंने नियंत्रण समूह के रूप में बिना सुरक्षात्मक मेलेनिन वाली कोशिकाओं का भी उपयोग किया।
फिर आया विकिरण। उन्होंने सभी कोशिकाओं को विकिरण की एक खुराक में उजागर किया जो मानव के लिए घातक होगा। परिणाम? केवल उनके संश्लेषित सेलेनोमेलेनिन से उपचारित कोशिका ने कोई सामान्य कोशिका चक्र दिखाया।
मानव कोशिकाओं का सेलेनोमेलानिन नैनोकणों से उपचार किया जाता है। छवि क्रेडिट:
नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी
'हमारे परिणामों ने प्रदर्शित किया कि सेलेनोमेलेनिन विकिरण से बेहतर सुरक्षा प्रदान करता है,' जियानस्ची ने कहा। 'हमने यह भी पाया कि फोमेलैनिन की तुलना में सेलेनोमेलेनिन को संश्लेषित करना आसान था, और हमने जो बनाया वह प्रकृति में पाए जाने वाले मेलेनिन के सिंथेटिक फोमेलैनिन की तुलना में करीब था।'
सब ठीक हो जाएगा।
टीम ने यह भी पाया कि एक अलग शोध दल द्वारा आईएसएस को भेजे गए नमूनों के विपरीत, जो उत्पादन करने के लिए महंगे हैं, इस टीम के सेलेनोमेलेनिन हो सकते हैं जैवसंश्लेषित . इसका मतलब है कि जीवित कोशिकाएं सही पोषक तत्व खिलाए जाने पर इसका उत्पादन कर सकती हैं। और जैवसंश्लेषित सेलेनोमेलानिन अपने सुरक्षात्मक गुणों को बरकरार रखता है।
'पर्यावरण में सेलेनियम के प्रचुर स्रोत के साथ, कुछ जीव सेलेनोमेलेनिन के लाभकारी प्रभावों के माध्यम से चरम परिस्थितियों जैसे विकिरण के अनुकूल होने में सक्षम हो सकते हैं,' जियानस्ची ने कहा।
'हमारा काम इस संभावना की ओर इशारा करता है कि मेलेनिन सेलेनियम के लिए एक भंडार के रूप में कार्य कर सकता है, यह सुनिश्चित करने में मदद करता है कि जीवों को इससे लाभ होता है,' काओ ने कहा। 'सेलेनोमेलानिन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है कि कैसे सेलेनियम को चयापचय और जैविक रूप से वितरित किया जाता है। यह आगे की जांच के लिए एक क्षेत्र है।'
इस खोज से अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बेहतर सुरक्षा हो सकती है - और विकिरण संवेदनशील सामग्री - अंतरिक्ष में रहते हुए। शोधकर्ताओं की टीम सन-स्क्रीन जैसी सामयिक सामग्री की कल्पना करती है, जिसे त्वचा या सुरक्षा के लिए सामग्री पर लगाया जा सकता है।
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