《用苹果废料制作生物材料,再造骨骼和软骨组织》

  • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
  • 编译者: 潘淑春
  • 发布时间:2017-11-28
  • 据西班牙马德里理工大学报道,马德里理工大学(Universidad Politécnica de Madrid, UPM)和西班牙科学研究委员会(Spanish Council for Scientific Research, CSIC)的研究人员利用农业食品行业的废料开发出能够作为骨骼和软骨组织再生基质的生物材料 ,这对于治疗与衰老相关的疾病意义重大。苹果渣是一种丰富的原材料。2015年世界苹果产量超过7,000万吨,其中欧盟占比超过15%,50万吨产自西班牙。苹果大约75%可以转化为果汁,其余部分被称为苹果渣,含有大约20%~30%的干物质,主要用于动物饲料或堆肥。由于苹果渣数量巨大且含有大量的水分,因此产生存储问题,为防止腐烂需要立即进行处理。一个极具环保意义的处理方法就是将其转化为增值商品,以减少浪费。

    来自马德里理工大学生物医学技术中心(Centre for Biomedical Technology at Universidad Politécnica de Madrid, CTB-UPM)和CSIC科学材料研究所(Instituto de Ciencia de Materiales, ICMM-CSIC)、CSIC催化与石油化学研究所(Institute of Catalysis and Petrochemistry, ICP-CSIC)的研究团队利用农产品废弃物,特别是制作果汁遗留的苹果渣,已生产出生物相容性材料。这些材料可以作为3D基质用于骨骼和软骨组织再生,诸如骨质疏松症、关节炎或骨关节炎等疾病的治疗。由于人口平均年龄的增长,上述所有用途都将具有巨大的经济影响。

    UPM和CSIC的研究人员进行的苹果渣多元化程序,基于对不同生物活性分子(如抗氧化剂或果胶)的按序提取,最终获得废物,用于组织工程的孔隙、纹理生物材料制作。

    此项研究发现,抗氧化剂和碳水化合物的主要提取物占苹果渣干重的2%,果胶提取物占重10%。提取的化学细胞具有公认的营养保健价值。因其果胶具有高生物相容性,且是抗肿瘤药物和皮肤创伤治疗的组成部分,在不同的医疗应用中都具有很高的效用。此外,除去苹果渣的抗氧化剂和果胶后,其残留的材料经过设计,仍可具有足够的结构、质地和组织,繁育出不同类型的细胞。在这种情况下,被选择的细胞是与骨骼和软骨组织再生有关的成骨细胞和软骨细胞,属于再生医学范畴,可用于治疗骨质疏松症、关节炎或骨关节炎等疾病。

    目前的市场上的确拥有同样用途的产品,但是它们的价格每克超过100欧元,而用果渣废料制作的产品每吨几乎还不到100欧元。因此,将这种废料转化为高附加值最终产品的动力始终存在。

    女研究员米拉格罗·拉莫斯(Milagro Ramos)表示,“通过这种方法,我们实现了双重目标,首先将废物用作了具有高价值和化学多样性的可再生原料;其次,我们减少了废物积累对环境的影响。”利用此项研究新材料,研究人员正在开发新的技术应用程序,这些程序能让他们通过3D打印技术构建可订制的生物材料。

    (编译 潘淑春)

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