Artikkel ilmus portaalis Novaator. 

Munad kuuluvad inimeste igapäevase toidu juurde. Kui munakollane ja selle ümber olev õhuke valgukiht ehk albumiin on kasulikud ning olulised komponendid ka toiduainetetööstuse jaoks, siis kümnendiku munast moodustab keraamiline koor, mida ei proovita täiendavalt väärindada. Heal juhul jõuavad need purustatuna kanade toidulauale, et katta nende kaltsiumivajadust. Suurem osa visatakse aga lihtsalt ära. Nii visatakse maailmas iga päev ära ligikaudu 2000 tonni munakoori.

Samas leidub neis rikkalikult mitmeid olulisi elemente. Peamiselt koosnevad munakoored kaltsiumkarbonaadist ning mitmesugustest teistest kaltsiumiühenditest ja mikroelementidest, näiteks naatriumist, kaaliumist, magneesiumist ja strontsiumist. Tähelepanuväärsena sisaldab looduslik luu kaltsiumkarbonaati ja eelnimetatud mikroelemente sarnases koguses. "Munakoorte äraviskamine ei põhjusta ainult väärtuslike elementide kadu, vaid tekitab ühiskonnale ka olulisi jäätmekäitlusprobleeme," nentis Shukla.

Vedelema jäänud koored võivad soodustada bakterite ja seente kasvu, mis võivad põhjustada haigusi. "Veelgi enam – prügilasse ladestamine maksab raha ja munakoortes leiduva orgaanilise aine lagunemisel tekib halvalõhnalisi gaase, nagu ammoniaaki, metaan ja vesiniksulfiidi. Mikroobne toime munakoortele suurendab veelgi keskkonnaprobleeme," nentis doktorant-nooremteadur.

Munakoorte uus elu

Munakoortele uue kasutusala leidmine valmistab aga vaatamata rohketele jõupingutustele endisel tõsist probleemi. "Uurimistöö eesmärk ongi munakoorejäätmete taaskasutamine ortopeedilistes bioimplantaatides, edendades selliselt jätkusuutliku tootmise abil ringmajandust ja vähendades jäätmete tekitatavat keskkonnamõju," märkis Riddhi Hirenkumar Shukla. Ideel on siiski praegu omad probleemid.

Munakoore-põhise aine erilist tugevust või suurt kandevõimet vajavates implantaatides, näiteks põlve- või puusaproteesides, kasutamine on samas raske munakoorte hapruse tõttu. "Probleemi lahendamiseks lisasime munakoore implantaatidesse hierarhiliselt poorset titaani (Ti)," sõnas Shukla. Poorse titaani valmistamisel kasutavad nad Shukla sõnul uusimat kihtlisandustehnoloogiat, kus proov ehitatakse valmis kiht-kihi haaval, ühendades metallipulbrid. Kuna kihid on väga õhukesed, kuni 30–50 mikronit, saab luua keerulisi geomeetriaid ilma materjalijäätmeteta.

Pärast titaanstruktuuri ehitamist täidetakse poorid munakoortega, kasutades veel üht uudset tehnoloogiat – sädeplasma paagutamist. Katsetes paagutasid teadlased munakoorepulbrit kuuel erineval temperatuuril, alates 250 °C lõpetades 1000 °C. Analüüsi tulemusel leidsid nad, et kõige parema tiheduse ja kõvaduse sai juhul, kui sädeplasma paagutamistemperatuur oli 850 °C. "Nende kahe materjali kombinatsioon on ülioluline, kuna poorne titaan tagab struktuurilise tugevuse, munakoor aga suurendab bioaktiivsust," selgitas Shukla.

Bioaktiivsus tähendab, et kunstlikul implantaadil on võime ühilduda loodusliku luuga. "Titaani ja muud metallipõhised bioimplantaadid on tavalised, aga bioinertsed. See tähendab, et need ei integreeru kergesti loodusliku luuga. Lisaks võivad sellised implantaadid saastuda operatsiooni ajal või varem bakteritega, mis põhjustavad inimesele suurt kahju. Mõnel juhul vajavad patsiendid pikaajalist antibakteriaalset ravi," sõnas doktorant-nooremteadur.

Üheskoos suurendavad bioinertsus ja bakteriaalse infektsiooni oht võimalust, et patsiendile tuleb teha uus valus ja kulukas operatsioon. Siinkohal võikski appi tulla Tehnikaülikooli teadlaste loodud moodus munakoortest komposiit-bioimplantaatide valmistamiseks.

Uuringuga saab tutvuda ajakirjas Journal of Alloys and Compounds. Teadusartikli teised autorid on Tallinna Tehnikaülikooli teadlane Konda Gokuldoss Prashanth ja Rathinavelu Sokkalingam Rootsi Karlstadi Ülikoolist.