Na první pohled vypadá laboratoř Nam-joon Cho na Singapurské technologické univerzitě Nanyang jako vaše typické výzkumné zařízení-vědci, kteří se odcházejí pryč, přeplněné pracovní stoly, hučení strojů v pozadí. Ale oranžově-žluté skvrny na laboratorních kabátech, které se narážely na háčky, naznačují, že se studoval méně obvyklý předmět.
Prášková skvrna je pyl: mikroskopická zrna obsahující samčí reprodukční buňky, které stromy, plevele a trávy uvolňovat sezónně. Ale Cho nestudoval roztržité účinky, jako je senná hover, nebo co pyl pro rostliny, které to dělají. Místo toho materiální vědec strávil deset let průkopnickými a rafinačními technikami, aby přestavěl tuhý vnější skořepinu pylu – vyroben z polymeru tak tvrdého, že se to někdy nazývá „Diamant světa rostlin“ -Transformace zrn na konzistenci podobnou džemu.
Tento mikrogel, věří, by mohl být všestranným stavebním blokem pro mnoho ekologických materiálů, včetně papíru, filmu a houby.
Mnoho lidí si myslí pylKdyž to není oplodnění rostlin nebo krmení hmyzujako zbytečný prach, ale má cenné aplikace, pokud víte, jak s ním pracovat, říká Cho, kdo spoluautoroval přehled o Plánové budoucí aplikace v roce 2024 Roční přehled chemického a biomolekulárního inženýrství. Není to jediný vědec, který si to myslí. Noemi CSABA, výzkumník nanotechnologie a dodávek léčiv na University of Santiago de Compostela ve Španělsku, chce vyvinout vyloučené pylové skořápky do ochranných vozidel, aby doručila léky do očí, plic a žaludku.
Vědci, kteří studují užitečnost pylu vůči lidem, jsou vzácné plemeno, říká CSABA. „Považuji to za trochu překvapivé,“ říká. „Pyl je velmi, velmi zajímavý biomateriál.“
Související: Nový zázračný materiál navržený AI je stejně lehký jako pěna, ale stejně silný jako ocel
Změkčení skořápky
Pro začátek práce s pylem mohou vědci odstranit lepkavý povlak kolem zrn v procesu zvaném defatting. Odstranění těchto lipidů a alergenických proteinů je prvním krokem při vytváření prázdných tobolek pro dodávání léčiva, které CSABA hledá. Kromě toho však zdánlivě neproniknutelná skořápka pylu – složená z biopolymerního sporopolleninu – dlouhodobě vědci pařezovala a omezila jeho použití.
Průlom přišel v roce 2020, kdy Cho a jeho tým uvedli, že inkubační pyl v alkalickém roztoku hydroxidu draselného při 80 stupních Celsia (176 stupňů Fahrenheita) významně mění povrchovou chemii pylových zrnumožňující jim snadno absorbovat a udržet vodu.
Výsledný pyl je stejně poddajný jako Play-Doh, říká Shahrudin Ibrahim, výzkumný pracovník v laboratoři Cho, který pomohl vyvinout techniku. Před ošetřením jsou pylová zrna spíše jako kulička: tvrdá, inertní a do značné míry nereaktivní. Poté jsou částice tak měkké, že se snadno drží, což umožňuje tvořit složitější struktury. Tím se otevírá řada aplikací, říká Ibrahim a hrdě zvedl lahvičku žlutohnědé v laboratoři.
Když se mikrogel vrhá na plochou formu a vyschne se do papíru nebo filmu, v závislosti na konečné tloušťce, to je silné, ale flexibilní. Je také citlivý na vnější podněty, včetně změn pH a vlhkost. Expozice alkalickému roztoku způsobuje, že se polymery pylu stanou hydrofilními nebo milujícími vodu, takže v závislosti na podmínkách se gel zvětší nebo zmenší v důsledku absorpce nebo vyhoštění vody, vysvětluje Ibrahim.
Tato vítězná kombinace nemovitostí věří, že singapurští vědci věří, že film založený na pylu činí vyhlídkou na mnoho budoucích aplikací: inteligentní ovladače, které umožňují zařízením detekovat a reagovat na změny v jejich okolí. nositelné Zdravotní sledovače sledovat srdeční signály a další. A protože pyl je přirozeně UV záření, existuje možnost, že by to mohla nahradit U některých fotonicky aktivních substrátů v perovskitových solárních článcích a dalších optoelektronických zařízeních.
Choova laboratoř to také ukázala papír vyrobený z pylu lze vytisknout. Podle Cho, který patentoval výrobní proces Microgelu, to může být udržitelná alternativa k tradičnímu papíru pro psaní, tisk a balení. Produkce tradičního papíru ničí stromy a je náročný na zdroje, vyžaduje až 13 litrů vody pro každou vytvořenou stránku. Pyl je přirozeně uvolňován ve velkém z rostlin produkujících semen a odvození papíru z něj vyžaduje jen několik jednoduchých kroků. Inkoust lze odstranit pomocí jednoduchého mytí alkalického roztoku – procesem, který umožňuje znovu použít papír.
Kromě toho vytváří pylový mikrogel sušený porézní houby. Mohly by být vyrobeny v takové věci, jako jsou lešení pro tkáňové inženýrství, nebo zvyklé krvácení stonku nebo do Absorbujte úniky oleje.
Tým Cho obvykle pracuje s slunečnicovým a kamélií pylem, který levně nakupuje jako směs pylu včel, hlavně z Čína. Říká se však, že jejich metoda alkalické hydrolýzy by dobře fungovala s širokým rozvodem rostlinných druhů. Pyl je hojný, dodává Cho – například jediná květinka běžného slunečnice produkuje 25 000 až 67 000 zrn každé léto. Navíc je snadné shromažďovat Včely v komerčních úlech.
Produkty na bázi pylu mají před dosažením trhu nějaký způsob, jak Ibrahim dodává; Klíčem právě teď je předpovídat výzvy a vymyslet udržitelná řešení. U jiných biomateriálů pracují vědci, jako je chitosan a celulóza, korýš nebo strom musí být zničen. Ve srovnání s tím je pyl výrazně méně náročný na zdroje: „Neužíváme rostlinu,“ říká. „Ani ničíme květiny.“
Tento článek se původně objevil v Knowible MagazineNezisková publikace věnována zpřístupnění vědeckých znalostí všem. Zaregistrujte se do zpravodaje s vědomým časopisem.
