Pada pandangan pertama, laboratorium Nam-joon Cho di Universitas Teknologi Nanyang Singapura terlihat seperti fasilitas penelitian khas Anda-para ilmuwan yang bekerja keras, meja kerja yang ramai, sekumpulan mesin di latar belakang. Tetapi noda oranye-kuning pada mantel lab digantung pada petunjuk kait pada subjek yang kurang biasa diteliti.
Pewarnaan bubuk adalah serbuk sari: butiran mikroskopis yang mengandung sel reproduksi pria yang pohon, gulma dan rumput rilis secara musiman. Tetapi Cho tidak mempelajari efek yang menjengkelkan seperti demam, atau apa arti serbuk sari bagi tanaman yang membuatnya. Sebaliknya, ilmuwan material telah menghabiskan satu dekade perintis dan teknik pemurnian untuk merombak cangkang luar Pollen yang kaku – terbuat dari polimer yang begitu sulit sehingga kadang -kadang disebut “Berlian Dunia Tumbuhan” -Mengubah biji-bijian menjadi konsistensi seperti selai.
Microgel ini, Cho percaya, bisa menjadi blok bangunan serbaguna untuk banyak bahan ramah lingkungan, termasuk kertas, film, dan spons.
Banyak orang memikirkan serbuk sarisaat itu tidak membuahi tanaman atau Serangga memberi makansebagai debu yang tidak berguna, tetapi memiliki aplikasi yang berharga jika Anda tahu cara bekerja dengannya, kata Cho, yang menulis tinjauan umum Aplikasi prospektif Pollen di 2024 Tinjauan Tahunan Teknik Kimia dan Biomolekul. Dia bukan satu -satunya ilmuwan yang berpikir begitu. Noemi Csaba, seorang peneliti nanoteknologi dan pengiriman obat di University of Santiago de Compostela di Spanyol, ingin mengembangkan kerang serbuk sari berlubang menjadi kendaraan pelindung untuk mengirimkan obat ke mata, paru-paru, dan lambung.
Para peneliti yang mempelajari kegunaan serbuk sari kepada orang -orang adalah jenis yang langka, kata CSABA. “Saya merasa agak mengejutkan,” katanya. “Pollen adalah biomaterial yang sangat, sangat menarik.”
Terkait: Bahan ajaib baru yang dirancang oleh AI seringan busa tetapi sekuat baja
Melembutkan cangkang
Untuk mulai bekerja dengan serbuk sari, para ilmuwan dapat menghilangkan lapisan lengket di sekitar biji -bijian dalam proses yang disebut pemfatuhan. Menyupang lipid ini dan protein alergenik adalah langkah pertama dalam menciptakan kapsul kosong untuk pengiriman obat yang dicari CSABA. Di luar itu, bagaimanapun, cangkang Pollen yang tampaknya tidak bisa ditembus – terdiri dari sporopollenin biopolimer – telah lama mengalami kebingungan dan membatasi penggunaannya.
Sebuah terobosan terjadi pada tahun 2020, ketika Cho dan timnya melaporkan bahwa inkubasi serbuk sari dalam larutan basa kalium hidroksida pada 80 derajat Celcius (176 derajat Fahrenheit) secara signifikan mengubah kimia permukaan biji -bijian serbuk sarimemungkinkan mereka untuk dengan mudah menyerap dan menahan air.
Serbuk sari yang dihasilkan sama lentarnya dengan Play-Doh, kata Shahrudin Ibrahim, seorang peneliti di lab Cho yang membantu mengembangkan teknik ini. Sebelum perawatan, biji -bijian serbuk sari lebih seperti kelereng: keras, lembam dan sebagian besar tidak reaktif. Setelah itu, partikel -partikelnya sangat lembut sehingga mereka tetap dengan mudah, memungkinkan struktur yang lebih kompleks terbentuk. Ini membuka banyak aplikasi, kata Ibrahim, dengan bangga memegang botol lumpur kuning-coklat di lab.
Saat dilemparkan ke cetakan datar dan dikeringkan, microgel berkumpul menjadi kertas atau film, tergantung pada ketebalan akhir, itu kuat namun fleksibel. Ini juga sensitif terhadap rangsangan eksternal, termasuk perubahan pH dan kelembaban. Paparan larutan alkali menyebabkan polimer konstituen serbuk sari menjadi lebih hidrofilik, atau pencinta air, jadi tergantung pada kondisinya, gel akan membengkak atau menyusut karena penyerapan atau pengusiran air, jelas Ibrahim.
Kombinasi properti yang menang ini, para peneliti Singapura percaya, menjadikan film berbasis serbuk sari prospek untuk banyak aplikasi di masa depan: aktuator pintar yang memungkinkan perangkat untuk mendeteksi dan menanggapi perubahan di lingkungan mereka, bisa dipakai Pelacak Kesehatan untuk memantau sinyal jantung, dan banyak lagi. Dan karena serbuk sari secara alami protektif UV, ada kemungkinan yang bisa dilakukannya pengganti untuk substrat aktif fotonik tertentu dalam sel surya perovskit dan perangkat optoelektronik lainnya.
Lab Cho juga menunjukkan hal itu Kertas yang terbuat dari serbuk sari dapat dicetak. Ini mungkin merupakan alternatif berkelanjutan untuk kertas tradisional untuk menulis, mencetak, dan pengemasan, menurut Cho, yang telah mematenkan proses produksi microgel. Memproduksi kertas tradisional menghancurkan pohon dan intensif sumber daya, membutuhkan Hingga 13 liter air untuk setiap halaman yang dibuat. Serbuk sari secara alami dilepaskan dalam jumlah besar dari tanaman penghasil benih, dan mendapatkan kertas darinya hanya membutuhkan beberapa langkah sederhana. Tinta dapat dihilangkan dengan pencucian larutan alkali sederhana – suatu proses yang memungkinkan kertas digunakan kembali.
Selain itu, microgel serbuk sari kering-beku membentuk spons berpori. Ini dapat dibuat menjadi hal -hal seperti perancah untuk rekayasa jaringan, atau dulu Pendarahan batang atau ke menyerap tumpahan minyak.
Tim Cho biasanya bekerja dengan Sunflower dan Camellia Pollen yang mereka beli dengan murah sebagai campuran serbuk sari lebah, terutama dari Cina. Tetapi mereka mengatakan metode hidrolisis alkali mereka akan bekerja dengan baik dengan petak spesies tanaman yang luas. Serbuk sari berlimpah, tambah Cho – satu floret dari bunga matahari yang umum, misalnya, menghasilkan 25.000 hingga 67.000 butir Setiap musim panas. Selain itu, mudah dikumpulkan Lebah di sarang komersial.
Produk berbasis serbuk sari memiliki beberapa cara untuk pergi sebelum mencapai pasar, Ibrahim menambahkan; Kuncinya saat ini adalah memprediksi tantangan dan merancang solusi berkelanjutan. Dengan biomaterial lain yang sedang dikerjakan, seperti kitosan dan selulosa, krustasea atau pohon harus dihancurkan. Dibandingkan dengan itu, serbuk sari jauh lebih sedikit sumber daya: “Kami tidak menghancurkan pabrik,” katanya. “Kami bahkan tidak menghancurkan bunga.”
Artikel ini awalnya muncul di Majalah yang dapat diketahuipublikasi nirlaba yang didedikasikan untuk membuat pengetahuan ilmiah dapat diakses oleh semua. Mendaftar untuk buletin majalah yang dapat diketahui.
