Пыльца, благодаря своей прочной внешней оболочке из биополимера спорополленина, который иногда называют «алмазом растительного мира», исторически имела ограниченное применение. Однако в 2020 году команда под руководством ученого-материаловеда Нам-Джун Чо из Наньянского технологического университета в Сингапуре разработала метод преобразования этого инертного материала. Процесс включает инкубацию пыльцы в щелочном растворе гидроксида калия при температуре 80 градусов по Цельсию. В результате этой обработки жесткие зерна становятся податливыми, гидрофильными и способными склеиваться друг с другом, превращаясь в микрогель, который описывается как «желеобразная масса» или «желто-коричневая кашица», по консистенции «податливая, как пластилин Play-Doh».
Ключевыми фигурами в этом исследовании являются доктор Нам-Джун Чо, руководитель проекта, и доктор Шахрудин Ибрагим, научный сотрудник его лаборатории. Исследовательская группа также сотрудничает с доктором Ноэми Чаба из Университета Сантьяго-де-Компостела в Испании, которая специализируется на нанотехнологиях и доставке лекарств. Обзор перспективных применений пыльцы был представлен в статье, соавтором которой выступил Нам-Джун Чо, опубликованной в 2024 году в издании Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. Производственный процесс преобразования пыльцы в микрогель запатентован Нам-Джун Чо.
Полученный микрогель можно использовать для создания прочной, гибкой и многоразовой бумаги. Для этого материал заливают в плоскую форму и высушивают. Чернила с такой бумаги можно удалить, промыв ее простым щелочным раствором. Эта технология открывает путь к производству экологически чистой упаковки. Кроме того, материал чувствителен к внешним факторам, таким как pH и влажность, что позволяет создавать на его основе умные приводы — устройства, реагирующие на изменения окружающей среды.
Свойства пыльцевого материала делают его перспективным для использования в электронике и медицине. Его природная способность защищать от ультрафиолетового излучения делает его идеальной подложкой для оптоэлектронных устройств, таких как перовскитные солнечные элементы. Также из него можно создавать носимые датчики для отслеживания сердечных сигналов и других показателей здоровья.
При сублимационной сушке (замораживании с последующим высушиванием) пыльцевый микрогель превращается в пористую губку. Такие губки могут служить каркасами для тканевой инженерии, использоваться в медицинских целях для остановки кровотечений, а также применяться для ликвидации разливов нефти и других экологических загрязнений благодаря своей высокой впитывающей способности.
Исследования доктора Ноэми Чаба демонстрируют еще одно направление использования пыльцы. В ее методе пыльцевые зерна «обезжириваются» для удаления липидов и аллергенных белков, в результате чего образуются полые оболочки. Эти оболочки могут служить защитными капсулами для целевой доставки лекарственных препаратов в глаза, легкие и желудок.
Пыльца является чрезвычайно обильным ресурсом. Одно соцветие обыкновенного подсолнечника каждое лето производит от 25 000 до 67 000 пыльцевых зерен. В настоящее время лаборатория Чо использует пыльцу подсолнечника и камелии, закупаемую в виде пчелиной пыльцы преимущественно из Китая. Пыльца легко собирается пчелами и может быть извлечена из коммерческих ульев без вреда для растений.
Преимущество использования пыльцы становится очевидным при сравнении с традиционными материалами. Производство бумаги из древесины приводит к уничтожению лесов и требует огромных ресурсов — до 13 литров воды на изготовление одного листа. Другие биоматериалы, такие как хитозан или целлюлоза, требуют уничтожения ракообразных или деревьев соответственно. Производство материалов из пыльцы использует естественно возобновляемый побочный продукт, не нанося вреда растению.
Несмотря на значительный потенциал, продуктам на основе пыльцы «еще предстоит пройти определенный путь», прежде чем они станут коммерчески доступными. В настоящее время основное внимание исследователей сосредоточено на решении потенциальных проблем и разработке устойчивых методов для масштабирования производства.
Изображение носит иллюстративный характер
Ключевыми фигурами в этом исследовании являются доктор Нам-Джун Чо, руководитель проекта, и доктор Шахрудин Ибрагим, научный сотрудник его лаборатории. Исследовательская группа также сотрудничает с доктором Ноэми Чаба из Университета Сантьяго-де-Компостела в Испании, которая специализируется на нанотехнологиях и доставке лекарств. Обзор перспективных применений пыльцы был представлен в статье, соавтором которой выступил Нам-Джун Чо, опубликованной в 2024 году в издании Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. Производственный процесс преобразования пыльцы в микрогель запатентован Нам-Джун Чо.
Полученный микрогель можно использовать для создания прочной, гибкой и многоразовой бумаги. Для этого материал заливают в плоскую форму и высушивают. Чернила с такой бумаги можно удалить, промыв ее простым щелочным раствором. Эта технология открывает путь к производству экологически чистой упаковки. Кроме того, материал чувствителен к внешним факторам, таким как pH и влажность, что позволяет создавать на его основе умные приводы — устройства, реагирующие на изменения окружающей среды.
Свойства пыльцевого материала делают его перспективным для использования в электронике и медицине. Его природная способность защищать от ультрафиолетового излучения делает его идеальной подложкой для оптоэлектронных устройств, таких как перовскитные солнечные элементы. Также из него можно создавать носимые датчики для отслеживания сердечных сигналов и других показателей здоровья.
При сублимационной сушке (замораживании с последующим высушиванием) пыльцевый микрогель превращается в пористую губку. Такие губки могут служить каркасами для тканевой инженерии, использоваться в медицинских целях для остановки кровотечений, а также применяться для ликвидации разливов нефти и других экологических загрязнений благодаря своей высокой впитывающей способности.
Исследования доктора Ноэми Чаба демонстрируют еще одно направление использования пыльцы. В ее методе пыльцевые зерна «обезжириваются» для удаления липидов и аллергенных белков, в результате чего образуются полые оболочки. Эти оболочки могут служить защитными капсулами для целевой доставки лекарственных препаратов в глаза, легкие и желудок.
Пыльца является чрезвычайно обильным ресурсом. Одно соцветие обыкновенного подсолнечника каждое лето производит от 25 000 до 67 000 пыльцевых зерен. В настоящее время лаборатория Чо использует пыльцу подсолнечника и камелии, закупаемую в виде пчелиной пыльцы преимущественно из Китая. Пыльца легко собирается пчелами и может быть извлечена из коммерческих ульев без вреда для растений.
Преимущество использования пыльцы становится очевидным при сравнении с традиционными материалами. Производство бумаги из древесины приводит к уничтожению лесов и требует огромных ресурсов — до 13 литров воды на изготовление одного листа. Другие биоматериалы, такие как хитозан или целлюлоза, требуют уничтожения ракообразных или деревьев соответственно. Производство материалов из пыльцы использует естественно возобновляемый побочный продукт, не нанося вреда растению.
Несмотря на значительный потенциал, продуктам на основе пыльцы «еще предстоит пройти определенный путь», прежде чем они станут коммерчески доступными. В настоящее время основное внимание исследователей сосредоточено на решении потенциальных проблем и разработке устойчивых методов для масштабирования производства.
