Biến nước tiểu thành vật liệu ghép răng và xương

Nhóm nhà khoa học đến từ Đại học California, hợp tác với các tổ chức tại Mỹ và Nhật Bản tạo ra hệ thống men tổng hợp chuyển đổi nước tiểu thành hydroxyapatite (HAp) – khoáng chất được sử dụng rộng rãi trong cấy ghép xương và răng, phục hồi khảo cổ học, vật liệu phân hủy sinh học.

Theo giáo sư khoa học vật liệu David Kisailus (thành viên nhóm nghiên cứu): “Quy trình này đạt 2 mục tiêu cùng lúc. Một mặt giúp loại bỏ nước tiểu của con người khỏi nguồn nước thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tình trạng tích tụ dưỡng chất không mong muốn. Mặt khác tạo ra vật liệu sử dụng thương mại rộng rãi”.

Lượng dưỡng chất cao trong nước tiểu nếu không được xử lý sẽ gây hại cho sông ngòi. Quy trình của nhóm góp phần xử lý vấn đề đồng thời sản xuất nên chất dự đoán đạt giá trị thị trường 3,5 tỉ USD vào năm 2030.

Men tổng hợp mô phỏng tế bào tạo xương

Ở động vật có vú, tế bào tạo xương lấy canxi phosphat từ dịch cơ thể để sản sinh HAp. Nhưng chúng không thể sản sinh quy mô lớn.

Để khắc phục, nhóm tạo ra chủng men tổng hợp osteoyeast mô phỏng tế bào tạo xương. Men phân hủy u-rê làm tăng độ pH, kích hoạt các khoang bên trong thu thập canxi cùng phosphate. Cuối cùng vật liệu kết tinh thành HAp rồi tiết ra ngoài. Quy trình sản xuất được 1 gam HAp với mỗi lít nước tiểu.

Thời gian sản xuất chưa đến 1 ngày. Men tổng hợp đóng vai trò chất nền giá rẻ, có thể đặt trong thùng lớn ở nhiệt độ tương đối thấp. Toàn bộ quy trình khá dễ thực hiện, không đòi hỏi hạ tầng lớn nên đảm bảo mọi nền kinh tế đều tiếp cận được.

Hệ thống hoàn toàn khả thi tại khu vực mà sản xuất công nghệ cao gặp khó khăn, giúp vật liệu y tế tiên tiến dễ tiếp cận hơn.

HAp nhẹ, chắc và bền nên rất lý tưởng cho cấp ghép và phục hồi chức năng. Tuy nhiên nhóm nghiên cứu muốn ứng dụng rộng hơn. Giáo sư Kisailus cho biết ông đang tiếp tục làm việc với giáo sư Yasuo Yoshikuni (Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley) để tạo ra vật liệu kiến trúc đa chức năng bằng quy trình tạo HAp.