تولید ماده کاشت استخوان و دندان از ادرار انسان

هر چه قدر زمان می‌گذرد، شاهد پیشرفت‌های عجیب علم هستیم و این بار قرار است از ادرار انسان در تولید ماده سازنده استخوان و دندان استفاده شود.

به گزارش گجت نیوز، دانشمندان روش جدیدی را توسعه داده‌اند که می‌تواند ادرار انسان را به ماده معدنی سخت در استخوان‌ها و مینای دندان تبدیل کند. این تحقیق که توسط آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ارتش ایالات متحده آمریکا (DARPA) تامین مالی شده از مخمر برای تجزیه ادرار به هیدروکسی آپاتیت که نوعی کلسیم مورد استفاده در ایمپلنت‌های استخوانی و دندانی است، استفاده می‌کند.

استفاده از ادرار در ایمپلنت دندان

نکته‌ای که باید مدنظر قرار دهید، این است که هیدروکسی آپاتیت فقط برای ایمپلنت‌ها مفید نیست. محققان بر این باور هستند که این ماده می‌تواند در تعمیر و بازسازی آثار باستانی به عنوان جایگزین‌های زیست‌تخریب‌پذیر برای پلاستیک و به عنوان مصالح ساختمانی برای پروژه‌های ساختمانی مورد استفاده قرار بگیرد. محققان یافته‌های خود را در مجله Nature Communications منتشر کردند.

دیوید کیسایلوس استاد علوم و مهندسی مواد در دانشگاه کالیفرنیا به عنوان یکی از نویسندگان مطالعه در بیانیه‌ای اظهار داشت این فرایند همزمان به دو هدف دست خواهد یافت.

از یک طرف به حذف ادرار انسان از جریان‌های فاضلاب کمک می‌کند و بدین ترتیب شاهد کاهش آلودگی محیط زیست و نجمع مواد مغذی ناخواسته خواهید بود. از طرف دیگر ماده‌ای تولید می‌کند که می‌تواند به صورت تجاری برای استفاده در محیط‌های مختلف به بازار عرضه شود.

هیدروکسی آپاتیت یک جامد سخت حاوی مولکول‌های باردار کلسیم، فسفات و هیدروکسید است؛ این ماده به صورت طبیعی وجود دارد، چرا که به عنوان یکی از اجزای اصلی استخوان و دندان به حساب می‌آید و بدین ترتیب می‌تواند نشان دهد که برای ایمپلنت‌های پزشکی مفید است؛ دلایل ذکرشده یکی از نشانه‌هایی است که باعث می‌شود دانشمندان فکر کنند که ماده موردنظر توسط بدن رفع نشده و می‌تواند رشد بیشتر را تحریک کند.

با این حال، سنتز این ماده معدنی گران بوده و برخی از روش‌های انجام کار موجب تولید مواد شیمیایی سمی می‌شوند. هیدروکسی آپاتیت در پستاندارانی مانند انسان توسط سلول‌های تخصصی به نام استئوبلاست ترشح شده و فسفات کلسیم را از مایع‌های بدن جذب می‌کند.

نکته‌ای که باید به آن توجه کنید، بالا نبودن طول عمر سلول‌های موردنظر است. همچنین باید بدانید سلول‌ها به صورت مکرر تقسیم نمی‌شوند که مهار آن‌ها را در مقیاس صنعتی چالش‌برانگیز است.

محققان برای پیدا کردن راهی دیگر به منظور تولید هیدروکسی آپاتیت سراغ Saccharomyces Boulardii رفتند که نوعی مخمر است؛ این گونه از مخمرها روی پوست میوه‌های گرمسیری یافت می‌شوند که معمولا به عنوان پروبیوتیک کاربرد دارند.

دانشمندان با اعمال برخی تغییرهای ژنتیکی در این مخمر موفق شدند آن را به چیزی که استئومخمر نامیده می‌شوند، تبدیل کردند که اوره را تجزیه کرده تا هیدروکسی آپاتیت آزاد شود.

اوره یک محصول اضافی بوده که وقتی بدن پروتئین را تجزیه کند، تشکیل شده و سپس توسط کلیه‌ها فیلتر می‌شود که در نهایت از طریق ادرار دفع خواهد شد. دانشمندان گزارش‌هایی منتشر کردند که فرایند تبدیل اوره موجب تولید یک گرم هیدروکسی آپاتیت برای هر لیتر ادرار خواهد شد.

این دانشمند فعال در ادامه گفت فرایند تولید هیدروکسی آپاتیت یا ماده معدنی استخوان، کمتر از یک روز زمان نیاز دارد. یکی از نکات مهمی که لازم است مورد توجه قرار داشته باشد، استفاده از مخمری بوده که باعث می‌شود فرایند انجام کار ارزان باشد. همچنین امکان قرار دادن در ظرف‌های بزرگ در دماهای نسبتا پایین وجود دارد.

یکی دیگر از موارد مهم قابل توجه را باید انجام ساده کار دانست که نیازی به زیرساخت‌های عمده ندارد. بدین ترتیب فرایند این کار برای اقتصادهای در حال توسعه، قابل دسترس است.

هم اکنون دانشمندان در حال بررسی راه‌هایی برای عملی کردن آن در مقیاس بزرگ هستند. آن‌ها بیان کرده‌اند که امیدوارند فرایند را برای چاپ سه بعدی مواد مبتنی بر هیدروکسی آپاتیت با هدف به کارگیری در ایمپلنت، پلاستیک، ساخت و ساز و کاربردهیا انرژی به کار بگیرند.