ГМ-дрожжи перерабатывают мочу для медицинских целей
В Nature Communication опубликованы результаты испытания остеодрожжей, которые перерабатывают мочу в гидроксиапатит, основной материал костей и зубной эмали
Моча — потенциально ценнейший ресурс для развития экономики, экологических проектов и обеспечения медицины необходимыми материалами, утверждают Isaak E. Müller и соавт. в статье, опубликованной в Nature Communications.
Авторы представляют метод, который позволяет превращать человеческую мочу в гидроксиапатит (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) — твёрдый минерал, составляющий 95–97% зубной эмали и значительную часть костей. Этот материал незаменим в ортопедии, травматологии и стоматологии, а также встречается в организме при патологических процессах, например при образовании фосфатных камней в почках.
Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory, USA) при поддержке DARPA (U. S. military’s Defense Advanced Research Projects Agency, Агентство перспективных оборонных исследований США) создали синтетическую дрожжевую платформу osteoyeast (остеодрожжи).
Как отмечают сами разработчики, они были вдохновлены остеобластами. Для создания остеодрожжей был выбран штамм Saccharomyces boulardii в качестве основы, поскольку он обладает значительной устойчивостью к колебаниям pH. Этот штамм непатогенных дрожжей широко используется как пробиотик.
Учёные показали, что после генетических манипуляций дрожжи имитируют поведение остеобластов: накапливают и выделяют аморфный фосфат кальция, который кристаллизуется в гидроксиапатит. Созданная платформа позволила эффективно синтезировать гидроксиапатит прямо из мочи (примерно 1 г из литра мочи).
Зачем нужен гидроксиапатит?
Благодаря своей биосовместимости, высокой прочности и способности связывать фтор и тяжёлые металлы он широко используется:
- для покрытий и наполнителей в ортопедии и стоматологии;
- в имплантологии и пластической хирургии;
- для очистки воды и промышленных процессов;
- как экологичная альтернатива пластику и строительным материалам.
По прогнозам экономистов, мировой рынок гидроксиапатита к 2030 году превысит 3,5 млрд долл. США, а высокая цена (более 80 долл./кг) делает его получение из отходов экономически привлекательным. И как утверждают авторы статьи, промышленное применение их разработки способно снизить стоимость гидроксиапатита до 50 долл./кг.
Вот что учёные пишут в опубликованной статье:
«Переработка мочи уже активно развивается как элемент устойчивого водоочистного хозяйства. Несмотря на то что моча составляет лишь около 1% общего объёма сточных вод, в ней содержится 70–90% азота и 50–65% фосфора, которые являются основными факторами эвтрофикации (чрезмерного обогащения водоёмов питательными веществами, вызывающего „цветение воды“). Благодаря тому, что мочу относительно легко отделить от других стоков, создаются децентрализованные системы переработки (UD), позволяющие получать из неё удобрения на основе азота, фосфора и калия для местного сельского хозяйства. Полное использование мочи могло бы покрыть до 21% мирового спроса на азотные, 12% — на фосфорные и 20% — на калийные удобрения, одновременно сокращая выбросы парниковых газов, потребление энергии, пресной воды и риск эвтрофикации на 20–60% по сравнению с традиционными централизованными системами».
Учёные уверены, что моча может стать ключевым элементом циркулярной экономики: источником как высокотехнологичных биоматериалов (гидроксиапатит), так и экологичных удобрений и промышленных композитов, снижая нагрузку на окружающую среду и открывая новые экономические перспективы.
Полнотекстовая статья Cost-effective urine recycling enabled by a synthetic osteoyeast platform for production of hydroxyapatite находится в открытом доступе: https://www.nature.com/articles/s41467-025-59416-8#citeas
28.07.2025