ابتكار علمي يحوّل البول إلى مادة لزراعة العظام والأسنان

طوّر فريق من الباحثين الدوليين تقنية فريدة لتحويل بول الإنسان إلى مادة "هيدروكسي أباتيت" التي تُستخدم على نطاق واسع في زراعة العظام والأسنان، إضافة إلى تطبيقات صناعية أخرى.

ويعرف "هيدروكسي أباتيت" بأنه مركب غير عضوي من فوسفات الكالسيوم، ويعد المكوّن الأساسي للنسيج العظمي والأسنان في جسم الإنسان والحيوانات.

ويأتي هذا الاكتشاف في وقت يُنظر فيه إلى البول كمشكلة بيئية، لكونه مصدرا غنيا بالمغذيات التي تثقل شبكات الصرف الصحي وتلوث المياه، خصوصا عند تراكمه بكميات كبيرة.

وطوّر الباحثون، بقيادة فريق من جامعة كاليفورنيا في إيرفين، نظاما بيولوجيا يعتمد على سلالة هندسية من الخميرة تُعرف باسم "الخميرة العظمية"، تعمل على محاكاة وظيفة خلايا بناء العظام في الجسم، وذلك بالتعاون مع باحثين من اليابان ومؤسسات أميركية أخرى.

وتقوم هذه الخميرة بتحليل اليوريا في البول، ما يرفع درجة الحموضة (pH) ويؤدي إلى ترسيب الكالسيوم والفوسفات داخل تجاويفها، ثم تحويلها إلى بلورات "هيدروكسي أباتيت" (Hydroxyapatite – HAp) تُطلقها لاحقا إلى خارج الخلية. ونجح الفريق في إنتاج غرام واحد من HAp لكل لتر واحد من البول.

إقرأ المزيد

مشروع ألماني ينجح في إنتاج مواد بناء من البول

وقال البروفيسور ديفيد كيسايلوس، الأستاذ في علوم وهندسة المواد بجامعة كاليفورنيا والمشارك في الدراسة، إن النظام الجديد "يحل مشكلتين في آن معا؛ فهو يقلل من تلوث الصرف الصحي، وينتج مادة عالية القيمة تُستخدم طبيا وصناعيا".

وأشار إلى أن التقنية لا تتطلب معدات معقدة أو طاقة عالية، إذ يمكن تنفيذها بتكلفة منخفضة في ظروف بسيطة. وهذا يجعلها مناسبة بشكل خاص للبلدان النامية والمناطق محدودة الموارد.

ولا تقتصر استخدامات HAp على المجال الطبي، بل تُستخدم أيضا في ترميم الآثار وإنتاج المواد الحيوية والصناعات المعمارية الخفيفة. وتوقعت الدراسة أن تبلغ قيمة سوق "هيدروكسي أباتيت" العالمية نحو 3.5 مليار دولار بحلول عام 2030.

ويعمل الفريق حاليا بالتعاون مع مختبر لورنس بيركلي والبروفيسور ياسو يوشيكوني على تطوير مواد إضافية باستخدام الخميرة العظمية، تشمل الطباعة ثلاثية الأبعاد والمواد متعددة الوظائف.

نُشرت نتائج المشروع في مجلة Nature Communications.

المصدر: interesting engineering