Учени създадоха метод за превръщане на човешка урина в костни импланти

Международен екип от учени разработи нова технология, която позволява човешката урина да бъде превърната в хидроксиапатит – твърдият минерал, който изгражда костите и зъбния емайл при хората.

Изследването, финансирано от американската агенция DARPA (Агенцията за авангардни изследователски проекти в отбраната), използва специално обработени дрожди (Saccharomyces boulardii), които разграждат урината и я трансформират в хидроксиапатит – форма на калций, често използвана в медицински импланти за костни и зъбни възстановявания.

Но потенциалът на този материал далеч надхвърля медицинските приложения. Екипът посочва, че хидроксиапатитът може да се използва и в археологическата реставрация, за създаване на биоразградими алтернативи на пластмасите, както и като строителен материал. Откритието е публикувано на 6 май в научното списание Nature Communications.

„Този процес постига две цели едновременно: от една страна, помага за премахването на урината от отпадните води и така намалява екологичното замърсяване, а от друга – произвежда материал с търговски потенциал за различни области,“ обяснява проф. Дейвид Кисайлъс, съавтор на изследването и преподавател по материалознание и инженерство в Калифорнийския университет, Ървайн.

Хидроксиапатитът е твърдо съединение, което съдържа калций, фосфат и хидроксидни йони. Като основен компонент на костите и зъбите, той се възприема отлично от човешкия организъм, което го прави идеален за медицински импланти – рискът от отхвърляне е минимален, а освен това стимулира допълнителен растеж на костната тъкан.

Досега синтезът на хидроксиапатит по традиционни методи е бил скъп и понякога свързан с токсични странични продукти. В природата при бозайниците минералът се произвежда от специализирани клетки (остеобласти), които абсорбират калциев фосфат от телесните течности, но тези клетки не се делят често и трудно могат да се използват за масово производство.

Затова учените се обръщат към дрождите Saccharomyces boulardii – вид, срещан по кората на тропически плодове като личи и популярен като пробиотик. Чрез генно модифициране, дрождите са трансформирани в т.нар. „остеодрожди“, които разграждат уреята (основна съставка на урината) и отделят хидроксиапатит. Така за всеки литър урина се произвежда около 1 грам костен минерал.

„Процесът отнема по-малко от едно денонощие и може да се реализира в големи съдове на относително ниски температури – подобно на варенето на бира,“ подчертава проф. Кисайлъс. „Това го прави лесно приложим и в страни с ограничени ресурси, без нужда от скъпа инфраструктура.“

Учените вече работят върху мащабиране на технологията. Сред бъдещите цели са 3D принтиране на материали на основата на хидроксиапатит за медицински импланти, пластмаси, строителство и дори енергийни проекти.

Прочети цялата публикация