Ученые из Японии и США создали уникальную технологию переработки человеческой мочи в биосовместимый материал, пригодный для изготовления зубных и костных имплантатов.
В основе метода лежит применение синтетических дрожжей, которые искусственно имитируют функцию остеобластов - специализированных клеток млекопитающих, ответственных за формирование костной ткани. В отличие от природных остеобластов, которые непригодны для масштабного промышленного производства, эти «остеодрожжи» обладают универсальностью и высокой эффективностью. Дрожжи расщепляют мочевину, а потом начинается процесс кристаллизации. В результате формируется гидроксиапатит - прочный и биосовместимый минерал, который является основным компонентом костей и зубной эмали. Весь цикл занимает менее суток, и из одного литра мочи удается получить до одного грамма этого ценного материала.
Поскольку нигде в мире нет дефицита дрожжей и мочи, эта технология может сделать зубные импланты для миллионов людей значительно дешевле и доступнее. Да и задача утилизации сточных вод будет отчасти решена.
Полученный гидроксиапатит отличается легкостью, прочностью и устойчивостью. Помимо зубных и костных имплантов, этот материал можно использовать для реставрации археологических артефактов. А в перспективе он может стать биоразлагаемой альтернативой пластикам и другим строительным материалам. Ученые уже работают над интеграцией этой технологии в 3D-печать. С помощью 3D-принтера из такого материала можно напечатать не только зубы, но и сложные архитектурные элементы.
Независимо от заокеанских исследователей российские ученые института Росатома в Троицке тоже добились значительных успехов в создании имитирующих естественную костную ткань материалов для зубных имплантов. Они создали новый материал - покрытие для имплантов, основным компонентом которого является нанокристаллический гидроксиапатит - естественная составляющая костей и зубов. Также в состав материала входит органическая добавка-полимер, называемая дигидроксихинолин. Это покрытие улучшает биосовместимость имплантов, то есть их способность взаимодействовать с тканями организма без отторжения. А также помогает лучшему приживлению импланта в костной ткани, повышает его прочность и долговечность.
Из чего получают гидроксиапатит, российские ученые не раскрывают. Но рассказали о самой технологии: из порошка создают высокопористые импланты, на которые по всей поверхности наносится биопокрытие. Такой подход сокращает срок операции по внедрению имплантов с 60 до 7 дней и ускоряет восстановление пациентов в два-три раза. Разработка российских ученых была отмечена в числе лучших на конкурсе «Технологии для здоровья человека».
А в Политехническом институте SUNY в США начали делать покрытие из гидроксиапатита, полученного из биоотходов, таких как бычьи кости и яичная скорлупа. Потом это покрытие наносится на импланты и обеспечивает хорошую совместимость импланта с костной тканью, повышает его устойчивость к механическим нагрузкам.
Нина Белова
Фото: FREEPIK.COM
