Les scientifiques ont développé une méthode qui peut transformer l’urine humaine en minéral dur dans les os et l’émail des dents.
La recherche, financée par la défense des projets de recherche avancée de la défense de l’armée américaine (DARPA), utilise la levure pour décomposer l’urine en hydroxyapatite, une forme de calcium utilisée dans les implants osseux et dentaires.
Et l’hydroxyapatite n’est pas utile uniquement pour les implants – les chercheurs derrière l’étude ont déclaré que le matériau pourrait être utilisé dans la restauration archéologique, comme alternatives biodégradables au plastique et comme matériaux de construction pour les projets de construction. Ils ont publié leurs résultats le 6 mai dans la revue Communications de la nature.
« Ce processus atteint deux objectifs en même temps », co-auteur de l’étude David Kisailusprofesseur de science des matériaux et d’ingénierie à l’Université de Californie à Irvine, dit dans un communiqué. « D’une part, il aide à éliminer l’urine humaine des flux d’eaux usées, l’atténuation de la pollution de l’environnement et l’accumulation de nutriments indésirables; et d’autre part, il produit un matériau qui peut être commercialisé pour une utilisation dans divers contextes. »
L’hydroxyapatite est un solide dur contenant des molécules chargées de calcium, de phosphate et d’hydroxyde. Il se produit naturellement, car c’est le principal composant des os et des dents. Cela le rend utile dans les implants médicaux car il est peu probable qu’il soit rejeté par le corps et peut stimuler la croissance supplémentaire.
Cependant, la synthèse du minéral coûte cher et Certaines méthodes pour le faire produisent des produits chimiques intermédiaires toxiques. Chez les mammifères tels que les humains, l’hydroxyapatite est sécrétée par des cellules spécialisées appelées ostéoblastes qui attirent le phosphate de calcium des fluides corporels. Mais ces cellules ne vivent pas très longtemps ou ne divisent pas fréquemment, ce qui rend les exploitations à des échelles industrielles difficiles.
Pour trouver une autre façon de produire de l’hydroxyapatite, les chercheurs se sont tournés vers Saccharomyces bouladiiun type de levure. Trouvé sur le peaux de fruits tropicaux Comme le litchi, les espèces de levure sont couramment utilisées comme probiotiques.
En appliquant quelques ajustements génétiques à cette levure, les scientifiques l’ont transformé en ce qu’ils appellent un « osteoyeast » qui décompose l’urée pour libérer l’hydroxyapatite. Urée est un déchet formé lorsque le corps décompose les protéines, et il est ensuite filtré par les reins et excrété dans l’urine. Le processus de transformation de l’urée produit un gramme d’hydroxyapatite pour chaque litre d’urine, ont rapporté les scientifiques.
« Ce processus pour produire de l’hydroxyapatite, ou minéral osseux, prend moins d’une journée », a déclaré Kisailus. « Le fait qu’il utilise la levure comme châssis, qui est peu coûteux et peut être placé dans de grandes cuves à des températures relativement basses – pensez à la bière qui est fabriquée via des processus de fermentation et est bien mise à l’échelle – montre que cela peut être fait facilement sans les besoins d’infrastructure majeurs, et qui a l’avantage supplémentaire de la rendre accessible aux économies en développement. »
Avec leur méthode démontrée, les scientifiques étudient maintenant les moyens de le faire fonctionner à grande échelle. Ils disent qu’ils espèrent appliquer le processus pour imprimer 3D imprimer des matériaux à base d’hydroxyapatite pour les implants, les plastiques, la construction et les applications énergétiques.
