Papir i sunđer mogu da se prave od polena

Na prvi pogled, laboratorija Nam-Džun Čoa na singapurskom Tehnološkom univerzitetu Nanjang izgleda kao tipičan istraživački objekat - naučnici rade, prepuni radni stolovi, zujanje mašina u pozadini. Ali narandžasto-žute mrlje na laboratorijskim mantilima okačenih o kuke ukazuju na manje uobičajenu temu koja se proučava.

Praškasta mrlja je polen: mikroskopska zrna koja sadrže muške reproduktivne ćelije koje drveće, korov i trave oslobađaju sezonski. Ali Čo ne proučava iritantne efekte poput polenske groznice, niti šta polen znači za biljke koje ga proizvode. Umesto toga, naučnik za materijale je proveo deceniju pionirski i usavršavajući tehnike za preoblikovanje krute spoljašnje ljuske polena - napravljene od polimera toliko čvrstog da se ponekad naziva „dijamantom biljnog sveta” - transformišući zrna u konzistenciju sličnu džemu. Ovaj mikrogel, veruje Čo, mogao bi biti svestrani gradivni blok za mnoge ekološki prihvatljive materijale, uključujući papir, film i sunđere.

Mnogi ljudi misle da je polen, kada ne đubri biljke ili ne hrani insekte, beskorisna prašina, ali ima vredne primene ako znate kako da radite sa njim, kaže Čo, koji je koautor pregleda potencijalnih primena polena u Godišnjem pregledu hemijskog i biomolekularnog inženjerstva za 2024. godinu. On nije jedini naučnik koji tako misli. Noemi Čaba, istraživačica nanotehnologije i isporuke lekova na Univerzitetu Santijago de Kompostela u Španiji, želi da razvije izdubljene ljuske polena u zaštitna vozila za isporuku lekova u oči, pluća i želudac.

Istraživači koji proučavaju korisnost polena za ljude su retka vrsta, kaže Čaba.

„Smatram da je to malo iznenađujuće. Polen je veoma, veoma zanimljiv biomaterijal”, navodi za Live Science.

Da bi počeli da rade sa polenom, naučnici mogu da uklone lepljivi premaz oko zrna u procesu koji se naziva odmašćivanje. Uklanjanje ovih lipida i alergenih proteina je prvi korak u stvaranju praznih kapsula za isporuku lekova koje Čaba traži. Pored toga, međutim, naizgled neprobojna ljuska polena – sastavljena od biopolimera sporopolenina – dugo je zbunjivala istraživače i ograničavala njegovu upotrebu.

Proboj se dogodio 2020. godine, kada su Čo i njegov tim izvestili da inkubacija polena u alkalnom rastvoru kalijum hidroksida na 80 stepeni Celzijusa može značajno da promeni površinsku hemiju polenovih zrna, omogućavajući im da lako apsorbuju i zadržavaju vodu. Dobijeni polen je savitljiv kao plastelin, kaže Šahrudin Ibrahim, istraživač u Čoovoj laboratoriji koji je pomogao u razvoju tehnike. Pre tretmana, polenova zrna su više poput klikera: tvrda, inertna i uglavnom nereaktivna. Nakon toga, čestice su toliko mekane da se lako lepe, omogućavajući formiranje složenijih struktura. Ovo otvara brojne primene, kaže Ibrahim, ponosno držeći bočicu žuto-smeđe kaše u laboratoriji.

Kada se izlije na ravni kalup i osuši, mikrogel se sklapa u papir ili film, u zavisnosti od konačne debljine, koji je jak, ali fleksibilan. Takođe je osetljiv na spoljašnje stimuluse, uključujući promene pH vrednosti i vlažnosti. Izlaganje alkalnom rastvoru uzrokuje da sastavni polimeri polena postanu hidrofilniji, odnosno oni koji vole vodu, pa će, u zavisnosti od uslova, gel bubriti ili skupljati zbog apsorpcije ili izbacivanja vode.

Čova laboratorija je takođe pokazala da se na papiru napravljenom od polena može štampati. To bi mogla biti održiva alternativa tradicionalnom papiru za pisanje, štampanje i pakovanje, prema Čou, koji je patentirao proces proizvodnje mikrogela. Proizvodnja tradicionalnog papira uništava drveće i zahteva mnogo resursa, zahtevajući do 13 litara vode za svaku napravljenu stranicu. Polen se prirodno oslobađa u velikim količinama iz biljaka koje proizvode seme, a dobijanje papira od njega zahteva samo nekoliko jednostavnih koraka. Mastilo se može ukloniti jednostavnim pranjem alkalnim rastvorom – procesom koji omogućava ponovnu upotrebu papira.

Pored toga, liofilizovani polen mikrogel formira porozne sunđere. Od njih se mogu napraviti stvari poput skela za inženjering tkiva, ili se mogu koristiti za zaustavljanje krvarenja ili za apsorpciju izlivanja nafte.

Čoov tim obično radi sa polenom suncokreta i kamelije koji jeftino kupuju kao mešavinu pčelinjeg polena, uglavnom iz Kine. Ali kažu da bi njihova metoda alkalne hidrolize dobro funkcionisala sa širokim spektrom biljnih vrsta. Polena ima u izobilju, dodaje Čo – jedna cvetnica običnog suncokreta, na primer, proizvodi 25.000 do 67.000 zrna svakog leta. Štaviše, lako ga je sakupiti od pčela u komercijalnim košnicama. Proizvodi na bazi polena moraju još da se razviju pre nego što stignu na tržište, a ključno je sada predvideti izazove i osmisliti održiva rešenja.