Onderzoekers van UPM en CSIC hebben afval van de agrovoedingsindustrie gebruikt om biomaterialen te ontwikkelen die fungeren als matrices om bot- en kraakbeenweefsels te regenereren, die van groot belang is voor de behandeling van ziekten die verband houden met veroudering.

De onderzoekers hebben biocompatibele materialen gemaakt van appelpulp afkomstig van de sapproductie. Deze materialen kunnen worden gebruikt als 3D-matrices voor de regeneratie van bot- en kraakbeenweefsels, nuttig in regeneratieve geneeskunde voor ziekten zoals osteoporose, artritis of artrose, ze stijgen allemaal als gevolg van de toenemende gemiddelde leeftijd van de bevolking.

Appelpulp is een overvloedige grondstof. De wereldproductie van appels bedroeg in 2015 meer dan 70 miljoen ton waarvan de Europese Unie meer dan 15 procent bijdroeg, terwijl een half miljoen ton uit Spanje kwam. Ongeveer 75 procent van een appel kan worden omgezet in sap en de rest, bekend als appelpulp, bevat ongeveer 20 tot 30 procent gedroogde stof, en wordt voornamelijk gebruikt als veevoer of voor compost. Aangezien appelpulp in grote hoeveelheden wordt geproduceerd en een groot deel van het water bevat, het levert opslagproblemen op en vereist onmiddellijke behandelingen om bederf te voorkomen.

De procedure van de multivalorisatie van appelpulp, uitgevoerd door de UPM- en CSIC-onderzoekers, is gebaseerd op opeenvolgende extracties van bioactieve moleculen, zoals antioxidanten of pectine, om het materiaal te verkrijgen waaruit een biomateriaal met geschikte porositeit en textuur kan worden ontwikkeld voor gebruik in tissue engineering.

De primaire extractie van antioxidanten en koolhydraten vormt 2 procent van het droge gewicht van appelpulp en de extractie van pectine is 10 procent. De geëxtraheerde chemische cellen hebben een erkende waarde als nutraceuticals en pectine is een materiaal van groot nut in medische toepassingen, zoals antitumormiddelen of bij de behandeling van coetane wonden.

Verder, het is gebleken dat de materialen die achterblijven na het verwijderen van antioxidanten en pectine, nog steeds een adequate structuur kunnen geven, textuur en samenstelling om verschillende soorten cellen te laten groeien. In dit specifieke geval, de gekozen cellen waren osteoblasten en chondrocyten, die beide nuttig zijn voor de regeneratie van bot- en kraakbeenweefsels.

Vandaag, er zijn dure producten op de markt met dezelfde toepassingen, tot meer dan € 100 per gram, terwijl het afval dat bij dit werk wordt gebruikt nauwelijks € 100 per ton bereikt. Om deze reden, er zijn consistente prikkels om dit afval om te zetten in eindproducten met een grote toegevoegde waarde.

Volgens Milagro Ramos, een bijdrage aan het onderzoek, “Met deze aanpak we bereiken een dubbel doel:afval gebruiken als een hernieuwbare grondstof van hoge waarde en chemische diversiteit, en ten tweede, het verminderen van de impact van afvalophoping op het milieu."

Dankzij de nieuwe materialen die in dit werk zijn verkregen, onderzoekers ontwikkelen nieuwe technologische toepassingen waarmee ze biomaterialen op maat kunnen structureren door middel van 3D-printtechnieken.