Папир и сунђер могу да се праве од полена

На први поглед, лабораторија Нам-Џун Чоа на сингапурском Технолошком универзитету Нањанг изгледа као типичан истраживачки објекат - научници раде, препуни радни столови, зујање машина у позадини. Али наранџасто-жуте мрље на лабораторијским мантилима окачених о куке указују на мање уобичајену тему која се проучава.

Прашкаста мрља је полен: микроскопска зрна која садрже мушке репродуктивне ћелије које дрвеће, коров и траве ослобађају сезонски. Али Чо не проучава иритантне ефекте попут поленске грознице, нити шта полен значи за биљке које га производе. Уместо тога, научник за материјале је провео деценију пионирски и усавршавајући технике за преобликовање круте спољашње љуске полена - направљене од полимера толико чврстог да се понекад назива „дијамантом биљног света” - трансформишући зрна у конзистенцију сличну џему. Овај микрогел, верује Чо, могао би бити свестрани градивни блок за многе еколошки прихватљиве материјале, укључујући папир, филм и сунђере.

Многи људи мисле да је полен, када не ђубри биљке или не храни инсекте, бескорисна прашина, али има вредне примене ако знате како да радите са њим, каже Чо, који је коаутор прегледа потенцијалних примена полена у Годишњем прегледу хемијског и биомолекуларног инжењерства за 2024. годину. Он није једини научник који тако мисли. Ноеми Чаба, истраживачица нанотехнологије и испоруке лекова на Универзитету Сантијаго де Компостела у Шпанији, жели да развије издубљене љуске полена у заштитна возила за испоруку лекова у очи, плућа и желудац.

Истраживачи који проучавају корисност полена за људе су ретка врста, каже Чаба.

„Сматрам да је то мало изненађујуће. Полен је веома, веома занимљив биоматеријал”, наводи за Live Science.

Да би почели да раде са поленом, научници могу да уклоне лепљиви премаз око зрна у процесу који се назива одмашћивање. Уклањање ових липида и алергених протеина је први корак у стварању празних капсула за испоруку лекова које Чаба тражи. Поред тога, међутим, наизглед непробојна љуска полена – састављена од биополимера спорополенина – дуго је збуњивала истраживаче и ограничавала његову употребу.

Пробој се догодио 2020. године, када су Чо и његов тим известили да инкубација полена у алкалном раствору калијум хидроксида на 80 степени Целзијуса може значајно да промени површинску хемију поленових зрна, омогућавајући им да лако апсорбују и задржавају воду. Добијени полен је савитљив као пластелин, каже Шахрудин Ибрахим, истраживач у Чоовој лабораторији који је помогао у развоју технике. Пре третмана, поленова зрна су више попут кликера: тврда, инертна и углавном нереактивна. Након тога, честице су толико мекане да се лако лепе, омогућавајући формирање сложенијих структура. Ово отвара бројне примене, каже Ибрахим, поносно држећи бочицу жуто-смеђе каше у лабораторији.

Када се излије на равни калуп и осуши, микрогел се склапа у папир или филм, у зависности од коначне дебљине, који је јак, али флексибилан. Такође је осетљив на спољашње стимулусе, укључујући промене пХ вредности и влажности. Излагање алкалном раствору узрокује да саставни полимери полена постану хидрофилнији, односно они који воле воду, па ће, у зависности од услова, гел бубрити или скупљати због апсорпције или избацивања воде.

Чова лабораторија је такође показала да се на папиру направљеном од полена може штампати. То би могла бити одржива алтернатива традиционалном папиру за писање, штампање и паковање, према Чоу, који је патентирао процес производње микрогела. Производња традиционалног папира уништава дрвеће и захтева много ресурса, захтевајући до 13 литара воде за сваку направљену страницу. Полен се природно ослобађа у великим количинама из биљака које производе семе, а добијање папира од њега захтева само неколико једноставних корака. Мастило се може уклонити једноставним прањем алкалним раствором – процесом који омогућава поновну употребу папира.

Поред тога, лиофилизовани полен микрогел формира порозне сунђере. Од њих се могу направити ствари попут скела за инжењеринг ткива, или се могу користити за заустављање крварења или за апсорпцију изливања нафте.

Чоов тим обично ради са поленом сунцокрета и камелије који јефтино купују као мешавину пчелињег полена, углавном из Кине. Али кажу да би њихова метода алкалне хидролизе добро функционисала са широким спектром биљних врста. Полена има у изобиљу, додаје Чо – једна цветница обичног сунцокрета, на пример, производи 25.000 до 67.000 зрна сваког лета. Штавише, лако га је сакупити од пчела у комерцијалним кошницама. Производи на бази полена морају још да се развију пре него што стигну на тржиште, а кључно је сада предвидети изазове и осмислити одржива решења.