Biomaterialer til regenerering af knogle- og bruskvæv fra æbleaffald

Forskere fra UPM og CSIC har brugt affald fra agro-fødevareindustrien til at udvikle biomaterialer, der fungerer som matricer til at regenerere knogle- og bruskvæv, hvilket er af stor interesse for behandling af sygdomme i forbindelse med aldring.

Forskerne har fremstillet biokompatible materialer fra æblepresserester fra juiceproduktion. Disse materialer kan bruges som 3D-matricer til regenerering af knogle- og bruskvæv, nyttig i regenerativ medicin til sygdomme som osteoporose, gigt eller slidgigt, alle stiger på grund af befolkningens stigende gennemsnitsalder.

Æblepresserester er et rigeligt råmateriale. Verdensproduktionen af ​​æbler var mere end 70 millioner tons i 2015, hvoraf EU bidrog med mere end 15 procent, mens en halv million tons kom fra Spanien. Omkring 75 procent af et æble kan omdannes til juice og resten, kendt som æblepresserester, indeholder cirka 20 til 30 procent tørret stof, og bruges hovedsageligt som dyrefoder eller til kompost. Da æblerester dannes i enorme mængder og indeholder en stor del af vand, det giver opbevaringsproblemer og kræver øjeblikkelig behandling for at forhindre forrådnelse.

Proceduren for multivalorisering af æblerester udført af UPM- og CSIC-forskerne er baseret på sekventielle ekstraktioner af bioaktive molekyler, såsom antioxidanter eller pektin, at opnå det materiale, hvorfra et biomateriale med passende porøsitet og tekstur kan udvikles til brug i vævsteknologi.

Den primære udvinding af antioxidanter og kulhydrater udgør 2 procent af tørvægten af ​​æblepresserester og pektinudvinding er 10 procent. De ekstraherede kemiske celler har anerkendt værdi som nutraceuticals, og pektin er et materiale af stor anvendelighed i medicinske applikationer, såsom antitumormedicin eller ved behandling af samtidige sår.

Desuden, det har vist sig, at de materialer, der er tilbage efter fjernelse af antioxidanter og pektin, stadig kan give tilstrækkelig struktur, tekstur og sammensætning til at dyrke forskellige typer celler. I dette særlige tilfælde, de valgte celler var osteoblaster og chondrocytter, som begge er nyttige til regenerering af knogle- og bruskvæv.

I dag, der er dyre produkter på markedet med de samme applikationer, når over 100 € pr. gram, mens affald, der bruges i dette arbejde, næppe når op på 100 EUR pr. ton. Af denne grund, der er konsekvente incitamenter til at omdanne dette affald til slutprodukter med stor merværdi.

Ifølge Milagro Ramos, en bidragyder til undersøgelsen, "Med denne tilgang, vi opnår et dobbelt mål – at bruge affald som et vedvarende råmateriale af høj værdi og kemisk mangfoldighed, og for det andet, at reducere påvirkningen af ​​affaldsophobning på miljøet."

Takket være de nye materialer opnået i dette arbejde, forskere udvikler nye teknologiske applikationer, der giver dem mulighed for at strukturere tilpassede biomaterialer gennem 3-D printteknikker.