Зубні імпланти з людської сечі: створили неймовірну технологію, які схвалило ВПС США

В основі технології – модифіковані дріжджі Saccharomyces boulardii, які отримали назву "остеодріжджі". Ці мікроорганізми імітують роботу кісткоутворюючих клітин – остеобластів, перетворюючи сечовину з людських відходів на гідроксиапатит (HAp). HAp – це біосумісний мінерал, який є основним будівельним елементом кісток та зубів у людини, пише 24 Канал з посилання на Nature Communications.

Як працює технологія

Процес простий: дріжджі, потрапляючи в поживне середовище з сечовиною, збільшують її лужність, сприяючи накопиченню кальцію та фосфатів. Протягом доби ці елементи кристалізуються у міцні гранули гідроксиапатиту – речовини, широко використовуваної у виробництві імплантатів, реставрації стародавніх артефактів та створенні біорозкладних матеріалів. З кожного літра обробленої сечі вдається отримати до 1 грама чистого HAp.

Економічні та екологічні переваги

Економічна ефективність також вражає: собівартість гідроксиапатиту, виробленого дріжджовим способом, становить близько $19 за кілограм – у рази дешевше за традиційні методи (ринкова ціна – до $200 за кілограм). Очікується, що до 2030 року попит на HAp зросте до 3,5 млрд доларів.

Попри те, що сеча становить лише 1% усіх стічних вод, на її частку припадає 70 – 90% азоту та до 65% фосфору – речовин, що провокують небезпечне "цвітіння" водойм та шкодять екосистемі.

Одна з ключових переваг методу – його доступність. Для роботи потрібні лише недорогі дріжджі та стандартні виробничі чани, які можуть використовуватися навіть за низьких температур. Це дає шанс впроваджувати інновацію в країнах з обмеженою інфраструктурою.

Підтвердження ефективності та майбутні перспективи

Ефективність підходу підтверджено за допомогою мікроскопії: флуоресцентні мітки показали накопичення мінералів усередині дріжджів, а електронна мікроскопія – структуру отриманого HAp. Під час випробувань у Сан-Франциско система продемонструвала реальну економічну вигоду: місто могло б отримувати до 1,4 мільйона доларів прибутку щорічно.

На цьому амбіції вчених не закінчуються. У планах – використовувати дріжджову платформу й в інших сферах, наприклад, для створення матеріалів для енергетики та 3D-друку. Як зазначив Ясуо Йосікуні з Лабораторії Берклі, технологія відкриває шлях до заміни пластику та виробництва екологічних будматеріалів. Дослідження підтримали Міністерство енергетики США, Міноборони та ВПС США.