Lawrence Berkeley Milli Laboratoriyasının (Berkeley Laboratoriyası), UC Irvine və İllinoys Urbana-Champaign Universitetinin (UIUC) tədqiqatçıları insan sidiyini qiymətli məhsula çevirmək üçün biologiyadan istifadə etdilər. Komanda sidikdə olan elementləri götürmək və sümükləri və dişləri qurmaq üçün insanlar və digər heyvanlar tərəfindən təbii olaraq istehsal olunan kalsium və fosfor əsaslı mineral olan hidroksiapatit yaratmaq üçün mayanı genetik cəhətdən dəyişdirdi.

Kommersiya üsulu ilə istehsal olunan hidroksiapatit cərrahiyyə və stomatologiyada bu strukturların qırıldığı zaman onları təmir etmək üçün istifadə olunur və yüngül materialın diqqətəlayiq gücü və möhkəmliyi onu əla namizəd tikinti materialı edir və hətta bəzi plastik növlərini əvəz edir.

Onların bu yaxınlarda Nature Communications -da dərc olunmuş işləri hidroksiapatit istehsal etmək üçün qənaətcil bir yol təqdim etməklə yanaşı, həm də tullantı sularının təmizlənməsinin xərclərini azaltmaq üçün praktik mexanizm, gübrə istehsalında enerjiyə qənaət edən vasitə və təmizlənmiş minerallardan faydalı materiallar yarada bilən digər maya əsaslı texnologiyalar üçün qapı açır.

Qəribə dəmləmə

Şounun ulduzu komandanın ştammı olan Saccharomyces boulardii, pivə dəmləmək və çörək hazırlamaq üçün istifadə edilən növlərlə yaxından əlaqəli mayadır. S. boulardii ətraf mühitdən mineralları götürməyi və onları xüsusi membran bölməsində saxlamağı xoşlayır.

Həmmüəlliflər, Birgə Genom İnstitutunun (JGI) DNT Sintezi Elm Proqramının rəhbəri Yasuo Yoshikuni və Molekulyar Tökmə Zavodunda Milli Elektron Mikroskopiya Mərkəzinin əməkdaşı Peter Ercius, S. boulardii-nin təbii olaraq osteoblastlara bənzər fəaliyyətlər həyata keçirən və hidropatiya əmələ gətirən xüsusi heyvan hüceyrələri əmələ gətirən hidropatiya əmələ gətirən mikroblarla funksional biomateriallar hazırlamağın yollarını araşdırırdılar. sümük.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750224385&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-genetically-yeast-valuable-materials-urine.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750224385263&bpp=1&bdt=60&idt=67&shv=r20250616&mjsv=m202506110101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750224311%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750224311%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750224311%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1707893191592&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2092&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092113%2C31092960%2C95353387%2C95362655%2C42533293%2C95344790%2C95362795%2C95359266%2C95362805%2C95363074%2C31091638&oid=2&pvsid=1549020088751975&tmod=2074743607&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=243

Həm JGI, həm də Molekulyar tökmə zavodu Berkeley Laboratoriyasında yerləşən DOE of Science istifadəçi obyektləridir.

JGI-da yanacaq, kimyəvi maddələr və materiallar istehsal etmək üçün mikrobların mühəndisliyi üzrə ixtisaslaşan Yoshikuni, “Bu mayada artıq oxşar molekulyar mexanizmlər var idi” dedi. “Mayanı hidroksiapatit üçün hüceyrə fabrikinə çevirmək üçün sadəcə yumşaq tənzimləmə kifayət idi.”

“Osteomaya” adı verilən nəticədə orqanizm, mayaların az baxım tələb edən həyat tərzini qoruyaraq, bədəndən kənarda yetişdirilməsi olduqca çətin və baha başa gələn osteoblastları uğurla təqlid edir. Əvvəldən, osteomaya, daha ucuz hidroksiapatit istehsalına imkan verməklə investisiyadan böyük gəlir gətirdi. Lakin komanda sidiyi mineral mənbə kimi istifadə edərək öz ixtiraları ilə daha böyük qlobal təsir göstərmək fürsəti gördü – biotexnologiyada uyğun olaraq “pee-cycling” adlanan yeni tendensiyadan ilham aldı.

Molekulyar Döküm Zavodunda Bioloji Nanostrukturlar Müəssisəsində Baş Elmi Mühəndislik əməkdaşı olan müəllif Behzad Rad, “Bu, məhz sizin düşündüyünüz kimidir” dedi. “İnsanlar sidiyi kanalizasiya sisteminə dəyməzdən əvvəl yığmağa çalışırlar ki, içindəki ammonyak və fosfatdan kənd təsərrüfatı və digər məqsədlər üçün istifadə etsinlər. Bu komponentlər tullantı suları landşaft və ya okeana daxil olduqda ekoloji problemlər yaradır, ona görə də təmizləyici qurğular artıq sidiyi zərərsizləşdirmək üçün çoxlu pul xərcləyir. İdeya budur ki, niyə biz onu istifadə etmirik?”

Yoshikuni’nin fikrincə, ammiak və fosfatın qiyməti çox aşağı olduğu üçün pee-velosiped sürmə geniş yayılmayıb, bu maddələri bərpa edə biləcək yeni, genişmiqyaslı infrastruktura investisiya etmək üçün az maliyyə stimulu var. Ancaq indi, osteomaya sidikdə fosfordan (və kalsiumdan) yüksək dəyərli hidroksiapatit yarada bilər. Və rahat şəkildə mikroblar ammonyak duzlarını öz membran bölmələrində toplayırlar.

“Bu gün biz azot qazından gübrə hazırlamaq üçün dünya enerjisinin təxminən 1%-ni istifadə edirik. “Əgər biz həm hidroksiapatit istehsal edə bilsək, həm də ammonyakdan azot gübrəsi hazırlaya bilsək, potensial olaraq azota olan ümumi tələbatın əhəmiyyətli bir hissəsini əvəz edə bilərik; enerjiyə qənaət etməklə yanaşı, həm də tullantı su obyektlərində xərcləri kəskin şəkildə azalda bilərik.”Oyna

00:00

00:02SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Yaxşı sümük quruluşu

Bu layihənin əsas hissəsi osteomayaların hidroksiapatit istehsalının bütün mərhələlərini yerinə yetirdiyini təsdiqləmək idi. İlkin nəticələr, Berkeley Laboratoriyasının iki doktoranturadan sonrakı alimi İsaak Müller və Aleks Lin mədəniyyətdə hidroksiapatiti aşkar etdikdə layihənin tez uğur qazandığını göstərdi, lakin elm adamları mayanın içərisində kristal material tapmadılar.

Hüceyrələrin içərisində toplanmış nanoölçülü mineral qranulları görə bildilər, lakin bunun kristal əmələ gətirmə prosesini tamamlayan maya olub-olmamasından və ya hüceyrələrdən kənarda ayrıca kimyəvi reaksiyanın baş verdiyindən əmin deyildilər. Layihənin bu hissəsinə Molekulyar Döküm Zavodunda alətlərdən istifadə etməklə Ercius və Rad rəhbərlik edirdi.

Rad optik mikroskopla maya toplayan inqrediyentləri müşahidə etmək üçün kiçik flüoresan zülallar və elementlərlə işarələnmiş maya suşlarından istifadə etdi , Ercius isə saxlama membranında əmələ gələn qranulların hidroksiapatitlə eyni tərkibə malik olduğunu yoxlamaq üçün ötürücü elektron mikroskopiyadan (TEM) istifadə etdi. Texnikaları birləşdirərək, bütün prosesi izləyə bildilər. Ercius, həmçinin hidroksiapatitin ideal nanostruktur ilə yüksək keyfiyyətli olduğunu göstərmək üçün TEM-dən istifadə etdi.

Bu vaxt, Yoshikuni, JGI-da həmmüəllif həmkarı və doktoranturadan sonrakı alim Yusuke Otani ilə birlikdə mikrobların bu qiymətli materialı təsirli səmərəliliklə düzəldə bildiyini və hər kiloqram sidik üçün bir qram hidroksiapatit istehsal etdiyini nümayiş etdirdi.

“Bütün bu obyektlərin yerliləşdirilməsi əsas idi” dedi Ercius. “Bizim bu qədər yaxından görüşə və birlikdə işləyə bilməyimiz həqiqətən kritik idi. Mən bioloq deyiləm və həmkarlarım materialların sintezi və xarakteristikası üzrə mütəxəssis deyillər. Bu iş, adətən birlikdə edilməyən elmi yanaşmaları birləşdirəndə nə edə biləcəyinizi nümayiş etdirir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750224385&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-genetically-yeast-valuable-materials-urine.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750224385263&bpp=2&bdt=61&idt=122&shv=r20250616&mjsv=m202506110101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750224311%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750224311%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750224311%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x280&nras=1&correlator=1707893191592&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4743&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092113%2C31092960%2C95353387%2C95362655%2C42533293%2C95344790%2C95362795%2C95359266%2C95362805%2C95363074%2C31091638&oid=2&pvsid=1549020088751975&tmod=2074743607&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=244

Sarının yaşıl rəngə çevrilməsi

Onların sidik velosipedi səylərinin iqtisadi cəhətdən sərfəli olduğunu təsdiqləmək üçün Berkeley Laboratoriyasının alimləri UIUC-da Qabaqcıl Bioenerji və Bioməhsullar İnnovasiyası üzrə DOE Mərkəzinin Davamlı Dizayn Rəhbəri, həmmüəllif Jeremy Guest-ə müraciət etdilər. Qonaq və UIUC-da tədqiqatçı alim Xinyi (Sevinc) Zhang, San-Fransisko ölçüsündə bir şəhərə xidmət edən paylanmış hidroksiapatit istehsal sistemlərini simulyasiya etmək üçün texnoiqtisadi təhlil apardılar.

Ostemayanın becərilməsi və sidiyi tullantı sudan ayırma xərclərini nəzərə alaraq, Qonaq və Zhang ABŞ bazarında 50-200 dollara satıla bilən bir kiloqram ticari keyfiyyətli hidroksiapatitin hazırlanmasının təxminən 19 dollara başa gələcəyini təxmin edirlər. Bütün sistem tullantı sularını təhlükəsiz etmək üçün lazım olan kimyəvi maddələri azaltmaqla ildə təxminən 1,4 milyon dollar mənfəət əldə edə bilər.

“Tam miqyaslı sistemin potensial təsirlərini nəzərə almağımız vacibdir” dedi Qonaq. “Biz yeni texnologiya hazırlayıb laboratoriyada nümayiş etdirə bilərik, amma bu, əslində mümkündürmü? Real dünyada bu yenilik üçün imkan varmı?”

Patentli osteomaya artıq hidroksiapatit istehsalı üçün lisenziya almaq üçün əlçatandır və komanda digər bio-əsaslı materialları sintez edə bilən və ya ekoloji cəhətdən təmiz bio-mədənə imkan vermək üçün xüsusi elementləri götürüb saxlaya bilən yeni suşlar hazırlamaq üzərində işləyir. Bu texnologiya üçün demək olar ki, çox sayda tətbiq var, onu təsvir etmək üçün sözlər var.

Ətraflı məlumat: Isaak E. Müller və digərləri, Hidroksiapatitin istehsalı üçün sintetik osteomaya platforması ilə effektiv sidik təkrar emalı, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59416-8

Lawrence Berkeley Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilmişdir