Znanstvenici tvrde da su razvili novu metodu kemijske obrade ljudskog urina koja bi se mogla koristiti za izradu medicinskih implantata i građevinskih materijala.
Znanstvenici su razvili metodu kojom se ljudski urin može pretvoriti u tvrdi mineral koji se nalazi u kostima i zubnoj caklini. Istraživanje, koje je financirala američka vojna agencija DARPA, koristi kvasac za razgradnju urina u hidroksiapatit – oblik kalcija koji se često koristi u implantatima za kosti i zube.
A hidroksiapatit nije koristan samo za implantate — znanstvenici koji stoje iza istraživanja kažu da se ovaj materijal može koristiti i za restauraciju arheoloških nalaza, kao biorazgradiva alternativa plastici te kao građevinski materijal. Svoja su otkrića objavili 6. svibnja u časopisu Nature Communications.
"Ovaj proces postiže dva cilja istovremeno", rekao je u izjavi koautor studije David Kisailus, profesor znanosti o materijalima i inženjerstva na Sveučilištu Kalifornija u Irvineu. "S jedne strane, pomaže u uklanjanju ljudskog urina iz otpadnih voda, ublažavajući onečišćenje okoliša i nakupljanje neželjenih hranjivih tvari; a s druge strane, proizvodi se materijal koji se može komercijalno iskoristiti u raznim područjima."
Hidroksiapatit je čvrsti mineral koji sadrži nabijene molekule kalcija, fosfata i hidroksida. Prirodno se nalazi u ljudskom tijelu, jer je glavni sastojak kostiju i zuba. Upravo zato je vrlo koristan u medicinskim implantatima – tijelo ga vjerojatno neće odbaciti i može potaknuti daljnji rast tkiva.
Međutim, sinteza hidroksiapatita može biti skupa, a neki načini njegove proizvodnje stvaraju toksične međuprodukte . Kod sisavaca poput ljudi, hidroksiapatit izlučuju specijalizirane stanice zvane osteoblasti koje iz tjelesnih tekućina crpe kalcijev fosfat. No, te stanice imaju kratak životni vijek i rijetko se dijele, što njihovu primjenu u industrijskim razmjerima čini vrlo zahtjevnom.
Kako bi pronašli alternativni način proizvodnje hidroksiapatita, znanstvenici su se okrenuli kvascu Saccharomyces boulardii, vrsti koja se prirodno nalazi na kori tropskog voća poput ličija. Ova vrsta kvasca često se koristi kao probiotik.
Primjenom genetskih izmjena na ovom kvascu, znanstvenici su ga pretvorili u tzv. "osteokvasac" –koji razgrađuje ureu i pritom oslobađa hidroksiapatit. Urea je otpadni produkt koji nastaje kada tijelo razgrađuje bjelančevine, a potom se filtrira kroz bubrege i izlučuje urinom. Prema navodima znanstvenika, ovim se postupkom može dobiti jedan gram hidroksiapatita iz litre urina.
"Ovaj proces proizvodnje hidroksiapatita, odnosno minerala kostiju, traje manje od jednog dana", rekao je Kisailus. "Činjenica da se koristi kvasac kao baza, koji je jeftin i može se uzgajati u velikim spremnicima na relativno niskim temperaturama — zamislite kako se pivo proizvodi fermentacijom i to u velikim količinama — pokazuje da se ovaj postupak može lako provesti bez velikih infrastrukturnih zahtjeva, a dodatna prednost je što je dostupan i zemljama u razvoju."
Nakon što su dokazali učinkovitost svoje metode, znanstvenici sada istražuju načine kako je primijeniti u većim razmjerima. Nadaju se da će ovaj proces moći koristiti za 3D ispis materijala na bazi hidroksiapatita koji bi se koristili u implantatima, plastikama, građevinarstvu i energetici.
