Może uratować kości i zęby. Robią implanty z moczu
Ostatnio coraz częściej słyszymy o nietypowych projektach wykorzystania ludzkiego moczu, wystarczy przypomnieć choćby pomysł zastosowania go do produkcji cegieł w kosmosie. Tym razem naukowcy udowodnili zaś, że może on stać się… przyszłością implantologii, a potrzeba mu tylko nieco pomocy ze strony drożdży.
Zespół inżynierów Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine i ich japońskich partnerów stworzył syntetyczne drożdże, które potrafią zamieniać składniki zawarte w moczu w hydroksyapatyt (HAp) - naturalny minerał fosforanu wapnia występujący w ludzkich kościach i zębach. HAp jest szeroko wykorzystywany w implantologii, archeologii, a także w produkcji biodegradowalnych materiałów. Proces opracowany przez naukowców nie tylko rozwiązuje problem nadmiaru związków azotu w ściekach, ale także wytwarza substancję, której wartość rynkowa ma osiągnąć 3,5 miliarda dolarów do 2030 roku.
Ten proces realizuje dwa cele jednocześnie. Z jednej strony usuwa ludzki mocz ze ścieków, ograniczając zanieczyszczenia, a z drugiej wytwarza materiał, który można komercyjnie wykorzystywać w różnych dziedzinach
Jak to działa? Drożdże naśladują komórki tworzące kości
Naturalne komórki kostne w organizmach ssaków, osteoblasty, pozyskują hydroksyapatyt z płynów ustrojowych, ale przy produkcji przemysłowej to za mało. Dlatego naukowcy stworzyli specjalny szczep drożdży zwany "osteodrożdżami", które naśladują działanie osteoblastów, ale działają szybciej i efektywniej. Drożdże rozkładają mocznik, podnosząc pH, co inicjuje gromadzenie wapnia i fosforanów w ich wnętrzu. Tam powstaje hydroksyapatyt, który następnie wydzielany jest poza komórkę.
Tania, szybka i dostępna produkcja implantów
Proces ten pozwala uzyskać nawet 1 gram HAp z jednego litra moczu, a całość trwa mniej niż dobę. Naukowcy podkreślają, że wszystko można zrealizować niskim kosztem i bez zaawansowanej infrastruktury, co może okazać się przełomowe dla krajów rozwijających się. Jak wyjaśniają badacze: "To, że wykorzystujemy drożdże - tanie i łatwe w hodowli, jak przy produkcji piwa - pokazuje, że technologia jest skalowalna i dostępna niemal wszędzie".
Dodają też, że dzięki temu implantologia może wejść na zupełnie nowy poziom - przyjazny środowisku i globalnie dostępny, niezależnie od zasobów technologicznych danego regionu. Co więcej, hydroksyapatyt to tylko początek i naukowcy już planują dalsze eksperymenty z wykorzystaniem syntetycznych drożdży. Prof. David Kisailus z UC Irvine zdradził, że wraz z prof. Yasuo Yoshikuni z Lawrence Berkeley Laboratory pracuje nad tworzeniem innych materiałów przy użyciu tej technologii, także do zastosowań energetycznych:
Łączymy jego platformę drożdżową z naszymi możliwościami druku 3D, by tworzyć materiały o złożonej strukturze i wielu funkcjach.
