Зубні протези / © Freepik
Вчені зробили велике відкриття. Вони знайшли новий спосіб, як вирішити дві важливі проблеми одразу. По-перше, вони можуть виробляти цінний матеріал для кісток та зубів. По-друге, вони очищають стічні води. Дослідники з Каліфорнійського університету в Ірвайні навчилися перетворювати людську сечу на гідроксиапатит. Це головний матеріал, з якого складаються наші кістки та зуби.
Про це повідомляє Nature Communications.
В основі цієї революційної технології лежать модифіковані дріжджі Saccharomyces boulardii, які отримали назву «остеодріжджі». Ці мікроорганізми діють подібно до кісткоутворюючих клітин (остеобластів), перетворюючи сечовину з людських відходів на біосумісний мінерал HAp. Це відкриття, опубліковане в Nature Communications, обіцяє значні переваги як для медицини, так і для екології.
Процес є напрочуд простим. Коли «остеодріжджі» потрапляють у поживне середовище з сечовиною, вони підвищують його лужність. Це сприяє накопиченню кальцію та фосфатів, які протягом доби кристалізуються. Також утворюють міцні гранули гідроксиапатиту. Ця речовина широко використовується не тільки в імплантатах, а й для реставрації стародавніх артефактів та створення біорозкладних матеріалів. З кожного літра обробленої сечі вдається отримати до 1 грама чистого HAp.
Ця технологія вражає своєю економічною ефективністю. Собівартість гідроксиапатиту, виробленого за допомогою дріжджів, становить лише близько $19 за кілограм. Це в рази дешевше за традиційні методи (ринкова ціна сягає до $200 за кілограм). Враховуючи, що попит на HAp, за прогнозами, зросте до 3,5 мільярда доларів до 2030 року, потенціал очевидний.
Екологічний аспект не менш важливий. Хоча сеча становить лише 1% усіх стічних вод, на її частку припадає 70-90% азоту та до 65% фосфору. Ці елементи є основними винуватцями небезпечного «цвітіння» водойм, що шкодить екосистемам. Нова технологія дозволяє ефективно видаляти ці забруднювачі.
Однією з ключових переваг методу є його доступність. Для роботи потрібні лише недорогі дріжджі та стандартні виробничі чани, які можуть функціонувати навіть за низьких температур. Це відкриває величезні можливості для впровадження інновації навіть у країнах з обмеженою інфраструктурою.
Ефективність підходу вже підтверджено за допомогою мікроскопії. Флуоресцентні мітки показали накопичення мінералів всередині дріжджів. А електронна мікроскопія показала детальну 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.
Амбіції вчених не обмежуються лише цими сферами. У планах — використовувати дріжджову платформу й для створення матеріалів для енергетики та 3D-друку. Як зазначив Ясуо Йосікуні з Лабораторії Берклі, ця технологія відкриває шлях до заміни пластику та виробництва екологічних будматеріалів. Дослідження вже отримали підтримку від Міністерства енергетики США, Міноборони та ВПС США, що підкреслює їхню значущість та перспективність.
Нагадаємо, більшість із нас п’ють каву, щоб прокинутись і отримати заряд енергії. Але нові дослідження показують, що кава та навіть чай можуть мати значно більше користі для здоров’я, ніж ми думали. Зокрема, знижувати ризик деяких хвороб.
