人類尿液通常被視為廢物，但在大量情況下，卻會因過量的養分負擔水系統而造成嚴重的環境風險。
最近，加州大學爾灣分校的科學家團隊與美國和日本的合作機構共同開發了一種合成酵母系統，將尿液轉化為一種有價值的醫療資源，即羥基磷灰石（HAp）。
這種生物相容性的磷酸鈣礦物廣泛應用於骨骼和牙科植入物、考古修復及生物可降解材料中。
該過程同時解決了兩個問題。加州大學爾灣分校材料科學與工程教授兼論文共同作者David Kisailus表示：“這個過程實現了兩個目標，一方面幫助減少人類尿液對污水流的影響，減輕環境污染和不必要的養分積累；另一方面，生產出可以在多種環境中商業化的材料。”
如果不加以處理，尿液的高養分負荷可能會損害流域。該團隊的過程中和減少了這一風險，並預計這種物質到2030年將達到35億美元（約 HK$ 273億）的市場價值。
合成酵母模仿自然骨形成細胞
在哺乳動物中，骨形成細胞稱為成骨細胞，從體液中提取磷酸鈣以生成HAp，但這些自然細胞無法支持大規模生產。為了解決這一問題，該團隊創造了“成骨酵母”，這是一種模仿成骨細胞行為的合成酵母株。
這些細胞分解尿素以提高pH值，觸發內部腔體收集鈣和磷酸。然後，材料結晶為羥基磷灰石並被分泌到細胞外。該過程每升尿液可產生最多1克HAp。
可擴展、低成本且全球可及
Kisailus表示：“這個生產羥基磷灰石或骨礦物的過程少於一天。”他指出，這種使用酵母作為載體的方式成本低廉，可以在相對低溫的大罐中進行，類似於啤酒的發酵過程，顯示出這一過程可以輕鬆實現而無需重大基礎設施，並使發展中國家更容易接觸到先進的醫療材料。
利用酵母意味著該系統可在高科技製造不切實際的地區推行，使先進醫療材料更為可及。
從廢物流到多功能未來
HAp以其輕便、強韌和耐用而聞名，這使其非常適合用於植入物和修復。但該團隊的願景更加廣泛。
Kisailus表示：“我正繼續與來自洛倫斯伯克利國家實驗室的Yasuo Yoshikuni教授合作，利用這一過程製作其他材料，包括能源應用材料。我們目前正在開發策略，利用他的酵母平台與我們的3D打印和結構知識來製作多功能結構材料。”
該項目獲得了美國能源部、國防高級研究計劃署及空軍科學研究辦公室的資助。
該研究已發表在《Nature Communications》期刊。
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