La prima vedere, laboratorul lui Nam-Joon Cho de la Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore arată ca unitatea dvs. de cercetare tipică-oamenii de știință care se îndepărtează, bancurile de lucru aglomerate, un zumzet de utilaje în fundal. Dar petele de culoare galben-portocaliu de pe paltoanele de laborator s-au strecurat pe cârlige indică un subiect mai puțin de obicei studiat.
Pata pudră este polenul: boabe microscopice care conțin celule reproductive masculine care arbori, buruieni și ierburi eliberează sezonier. Dar Cho nu studiază efecte nefericite precum febra fânului sau ce înseamnă polenul pentru plantele care îl fac. În schimb, omul de știință material a petrecut tehnici de pionierat și rafinare de un deceniu pentru a remodela coaja exterioară rigidă a polenului – făcută dintr -un polimer atât de dur, încât uneori este numit uneori „Diamantul lumii plantelor” -Transformarea boabelor într-o consistență asemănătoare cu gem.
Acest microgel, crede Cho, ar putea fi un bloc de construcție versatil pentru multe materiale ecologice, inclusiv hârtie, film și bureți.
Mulți oameni se gândesc polencând nu fertilizează plantele sau hrănirea insectelorca praf inutil, dar are aplicații valoroase dacă știi să lucrezi cu acesta, spune Cho, care a coautorizat o imagine de ansamblu asupra Aplicațiile potențiale ale polenului în 2024 Revizuirea anuală a ingineriei chimice și biomoleculare. Nu este singurul om de știință care a gândit acest lucru. Noemi CSABA, un cercetător de nanotehnologie și administrare de droguri la Universitatea din Santiago de Compostela din Spania, vrea să dezvolte cochilii de polen scobite în vehicule de protecție pentru a livra droguri la ochi, plămâni și stomac.
Cercetătorii care studiază utilitatea polenului pentru oameni sunt o rasă rară, spune CSABA. „Mi se pare un pic surprinzător”, spune ea. “Polenul este un biomaterial foarte, foarte interesant.”
Înrudite: Noul material minunat proiectat de AI este la fel de ușor ca spuma, dar la fel de puternic ca oțelul
Înmuierea cochiliei
Pentru a începe să lucreze cu polen, oamenii de știință pot elimina acoperirea lipicioasă din jurul boabelor într -un proces numit Defatting. Dezvoltarea acestor lipide și proteine alergene este primul pas în crearea capsulelor goale pentru administrarea de medicamente pe care CSABA o caută. Cu toate acestea, dincolo de asta, coaja aparent impenetrabilă a polenului – alcătuită din sporopollenina biopolimerică – a avut cercetători de mult timp și a limitat utilizarea acesteia.
O descoperire a venit în 2020, când Cho și echipa sa au raportat că incubarea polenului într -o soluție alcalină de hidroxid de potasiu la 80 de grade Celsius (176 grade Fahrenheit) ar putea Modificați semnificativ chimia de suprafață a boabelor de polenpermițându -le să absoarbă cu ușurință și să păstreze apa.
Polenul rezultat este la fel de flexibil ca Play-Doh, spune Shahrudin Ibrahim, un coleg de cercetare în laboratorul Cho care a ajutat la dezvoltarea tehnicii. Înainte de tratament, boabele de polen sunt mai mult ca marmura: greu, inert și în mare măsură nereactiv. După, particulele sunt atât de moi încât se lipesc ușor, permițând să se formeze structuri mai complexe. Acest lucru deschide numeroase aplicații, spune Ibrahim, ținând cu mândrie un flacon al slush-ului galben-brun în laborator.
Când este turnat pe o matriță plană și uscat, microgelul se asamblează într -o hârtie sau o peliculă, în funcție de grosimea finală, care este puternic, dar flexibil. De asemenea, este sensibil la stimuli externi, inclusiv modificări ale pH -ului și umiditate. Expunerea la soluția alcalină îi determină pe polimerii constitutivi ai polenului să devină mai hidrofili sau iubitori de apă, deci în funcție de condiții, gelul se va umfla sau se va micșora din cauza absorbției sau expulzării apei, explică Ibrahim.
Această combinație câștigătoare de proprietăți, cred cercetătorii din Singapore, face din filmul bazat pe polen o perspectivă pentru multe aplicații viitoare: actuatoare inteligente care permit dispozitivelor să detecteze și să răspundă la schimbările din împrejurimile lor, purtabil Trackers de sănătate Pentru a monitoriza semnalele cardiace și multe altele. Și pentru că polenul este protector în mod natural UV, există posibilitatea substitui Pentru anumite substraturi fotonice active în celulele solare perovskite și alte dispozitive optoelectronice.
Laboratorul lui Cho a demonstrat, de asemenea, că Hârtia realizată din polen poate fi tipărită pe. Poate fi o alternativă durabilă la hârtia tradițională pentru scriere, imprimare și ambalare, potrivit Cho, care a brevetat procesul de producție al microgelului. Producerea hârtiei tradiționale distruge copacii și este intensiv în resurse, necesitând până la 13 litri de apă Pentru fiecare pagină făcută. Polenul este eliberat în mod natural în vrac de la plantele producătoare de semințe, iar derivarea hârtiei din aceasta necesită doar câțiva pași simpli. Cerneala poate fi îndepărtată cu o simplă spălare a soluției alcaline – un proces care permite reutilizarea hârtiei.
În plus, microgelul de polen uscat congelat formează bureți poroși. Acestea ar putea fi făcute în lucruri precum schele pentru inginerie de țesuturi sau obișnuite sângerare tulpină sau să Absoarbe scurgerile de ulei.
Echipa lui Cho funcționează de obicei cu floarea -soarelui și polenul Camellia pe care îl achiziționează ieftin ca amestec de polen de albine, în principal din China. Dar ei spun că metoda lor de hidroliză alcalină ar funcționa bine cu o mare măsură de specii de plante. Polenul este abundent, adaugă Cho – o singură floretă a floarea -soarelui comun, de exemplu, produce 25.000 până la 67.000 de boabe în fiecare vară. Mai mult, este ușor de colectat Albine în stupi comerciale.
Produsele bazate pe polen au o cale de urmat înainte de a ajunge pe piață, adaugă Ibrahim; Cheia în acest moment este să prezice provocări și să elaboreze soluții durabile. Cu alte biomateriale, cercetătorii lucrează, cum ar fi chitosanul și celuloza, trebuie distrus un crustaceu sau un copac. În comparație cu acest lucru, polenul este considerabil mai puțin intensiv în resurse: „Nu distrugem planta”, spune el. „Nici măcar nu distrugem florile”.
Acest articol a apărut inițial în Revista cunoscutăo publicație nonprofit dedicată pentru ca cunoștințele științifice să fie accesibile tuturor. Înscrieți -vă la buletinul informativ al revistei cunoscute.