Investigadores convierten orina en un valioso material para implantes biomédicos

El sistema desarrollado demostró ser capaz de producir hasta un gramo de hidroxiapatita -un material biocompatible- por litro de orina en menos de 24 horas.

Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una innovadora tecnología capaz de transformar la orina humana en hidroxiapatita (HAp), un material biocompatible de gran valor que se utiliza en implantes dentales y óseos, restauración de artefactos arqueológicos y otras aplicaciones industriales. La técnica, basada en levaduras modificadas genéticamente, podría dar origen a una industria valorada en más de 3.500 millones de dólares para el año 2030, según estimaciones de los propios científicos.

“La gran ventaja de este proceso es que logra dos objetivos simultáneamente: elimina la orina de las aguas residuales —evitando la contaminación de ecosistemas acuáticos— y genera un material con un alto valor comercial y tecnológico”, explicó David Kisailus, profesor de ciencia de materiales en la Universidad de California en Irvine (EE.UU.), y coautor del estudio.

El método se basa en una plataforma biotecnológica denominada “osteoyeast” —levaduras sintéticas inspiradas en las células óseas de los mamíferos— capaz de transformar la urea de la orina en hidroxiapatita. En condiciones normales, las células osteoblastas de los animales extraen fosfato de calcio de los fluidos corporales para generar este mineral; sin embargo, estos procesos no son viables a escala industrial. Por ello, los investigadores modificaron genéticamente levaduras para que descompongan la urea, incrementando el pH del entorno y permitiendo la acumulación de calcio y fosfato en pequeñas cavidades celulares, donde cristaliza el HAp.

El sistema demostró ser capaz de producir hasta un gramo de hidroxiapatita por litro de orina en menos de 24 horas. Además, el proceso puede realizarse a temperaturas bajas y en equipos de fermentación estándar, similares a los usados en la elaboración de cerveza, lo que reduce los costos y lo hace aplicable incluso en países en desarrollo.

“La utilización de levaduras baratas y fácilmente escalables convierte esta tecnología en una alternativa muy accesible para distintas economías”, destacó Kisailus.

La hidroxiapatita sintética obtenida mediante esta vía presenta ligereza, alta resistencia mecánica, durabilidad y potencial para sustituir plásticos y otros materiales de construcción no biodegradables, contribuyendo así a una economía más sostenible y circular.

El avance ha sido detallado en un artículo publicado recientemente en la revista Nature Communications. La investigación ha contado con el apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE.UU.

El equipo investigador ya trabaja en extender esta tecnología a otros materiales con aplicaciones en el ámbito energético y de manufactura avanzada, combinando esta plataforma de levaduras con técnicas de impresión 3D para desarrollar nuevos materiales multifuncionales.