Дослідники вивчають пилкові зерна для застосування в медицині та інженерії. (Зображення: Science Photo Library – STEVE GSCHMEISSNER via Getty Images)
На перший погляд, лабораторія Нам-Джуна Чо в Наньянському технологічному університеті Сінгапуру виглядає як типовий дослідницький центр — вчені працюють, переповнені робочі місця, на задньому плані гул машин. Але помаранчево-жовті плями на лабораторних халатах, що висять на гачках, натякають на менш звичну тему дослідження.
Порошкоподібна пляма — це пилок: мікроскопічні зерна, що містять чоловічі репродуктивні клітини, які дерева, бур'яни та трави виділяють сезонно. Але Чо не вивчає такі надокучливі наслідки, як сінна лихоманка, або те, що пилок означає для рослин, які його виробляють. Натомість, вчений-матеріалознавець витратив десять років на розробку та вдосконалення методів перетворення жорсткої зовнішньої оболонки пилку — виготовленої з полімеру, настільки міцного, що його іноді називають «діамантом рослинного світу», — перетворюючи зерна на консистенцію, схожу на варення.
Чо вважає, що цей мікрогель може бути універсальним будівельним блоком для багатьох екологічно чистих матеріалів, включаючи папір, плівку та губки.
Багато людей вважають пилок, коли він не удобрює рослини чи не годує комах, непотрібним пилом, але він має цінне застосування, якщо знати, як з ним працювати, каже Чо, який є співавтором огляду перспективних застосувань пилку в Щорічному огляді хімічної та біомолекулярної інженерії за 2024 рік. Він не єдиний вчений, який так вважає. Ноемі Чаба, дослідниця нанотехнологій та доставки ліків в Університеті Сантьяго-де-Компостела в Іспанії, хоче розробити порожнисті пилкові оболонки як захисні засоби для доставки ліків в очі, легені та шлунок.
Дослідники, які вивчають корисність пилку для людей, — рідкість, каже Чаба. «Мене це трохи дивує», — каже вона. «Пилок — це дуже й дуже цікавий біоматеріал».
Вам може сподобатися
-
Вчені звернулися до червоної цибулі для покращення сонячних елементів — і це може зробити сонячну енергетику більш екологічною
-
Ваші побутові гаджети незабаром можуть бути без батарейок — вчені створюють крихітні сонячні елементи, які можуть живитися від світла в приміщенні
-
Китайські вчені створили різнокольорові сукуленти, що світяться в темряві та заряджаються сонячним світлом
Пом'якшення шкаралупи
Щоб розпочати роботу з пилком, вчені можуть видалити липке покриття навколо зерен за допомогою процесу, який називається знежиренням. Видалення цих ліпідів та алергенних білків є першим кроком у створенні порожніх капсул для доставки ліків, яких прагне Чаба. Однак, крім цього, здавалося б, непроникна оболонка пилку, що складається з біополімеру спорополеніну, довго ставила дослідників у глухий кут і обмежувала її використання.
Прорив стався у 2020 році, коли Чо та його команда повідомили, що інкубація пилку в лужному розчині гідроксиду калію при температурі 80 градусів Цельсія (176 градусів Фаренгейта) може суттєво змінити хімію поверхні пилкових зерен, дозволяючи їм легко поглинати та утримувати воду.
Отриманий пилок такий же гнучкий, як пластилін Play-Doh, каже Шахрудін Ібрагім, науковий співробітник лабораторії Чо, який допоміг розробити цю методику. До обробки пилкові зерна більше схожі на кульки: тверді, інертні та здебільшого нереактивні. Після обробки частинки стають настільки м’якими, що легко злипаються, дозволяючи формувати складніші структури. Це відкриває численні можливості застосування, каже Ібрагім, гордо тримаючи в лабораторії флакон із жовто-коричневою рідиною.
Після відливання на плоску форму та висихання мікрогель збирається в папір або плівку, залежно від кінцевої товщини, яка є міцною, але гнучкою. Він також чутливий до зовнішніх подразників, включаючи зміни pH та вологості. Вплив лужного розчину призводить до того, що полімери, що складають пилок, стають більш гідрофільними, або вологолюбними, тому залежно від умов гель набухає або стискається через поглинання або витіснення води, пояснює Ібрагім.
Для технічного застосування пилкові зерна спочатку позбавляються липкої оболонки, що викликає алергію, в процесі, який називається знежиренням. Далі, якщо їх обробляти кислотою, вони утворюють порожнисті капсули зі спорополеніну, які можна використовувати для доставки ліків. Якщо ж їх обробити лужним розчином, знежирені пилкові зерна перетворюються на м’який мікрогель, який можна використовувати для виготовлення тонких плівок, паперу та губок.
Сінгапурські дослідники вважають, що таке виграшне поєднання властивостей робить плівку на основі пилку перспективною для багатьох майбутніх застосувань: інтелектуальні актуатори, що дозволяють пристроям виявляти та реагувати на зміни в навколишньому середовищі, портативні трекери здоров'я для моніторингу серцевих сигналів тощо. А оскільки пилок за своєю природою захищає від ультрафіолетового випромінювання, існує ймовірність того, що він може замінити певні фотонічно активні субстрати в перовскітних сонячних елементах та інших оптоелектронних пристроях.
Лабораторія Чо також продемонструвала, що на папері, виготовленому з пилку, можна друкувати. За словами Чо, який запатентував процес виробництва мікрогелю, це може бути екологічно чистою альтернативою традиційному паперу для письма, друку та упаковки. Виробництво традиційного паперу знищує дерева та є ресурсоємним, потребуючи до 13 літрів води для кожної виготовленої сторінки. Пилок природним чином виділяється у великих кількостях з рослин, що виробляють насіння, і для отримання з нього паперу потрібно лише кілька простих кроків. Чорнило можна видалити простим промиванням лужним розчином — процес, який дозволяє повторно використовувати папір.
Крім того, ліофілізований пилковий мікрогель утворює пористі губки. З них можна зробити каркаси для тканинної інженерії, або використовувати їх для зупинки кровотечі чи поглинання розливів нафти.
Команда Чо зазвичай працює з пилком соняшнику та камелії, який вони недорого купують у вигляді суміші бджолиного пилку, переважно з Китаю. Але вони кажуть, що їхній метод лужного гідролізу добре працюватиме з широким спектром видів рослин. Пилку багато, додає Чо — одна суцвіття звичайного соняшнику, наприклад, щоліта дає від 25 000 до 67 000 зерен. Крім того, його легко зібрати у бджіл у комерційних вуликах.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— Вчені винайшли фотосинтетичний «живий» матеріал, який поглинає CO2 з атмосфери
—Квантовий «чудодійний матеріал» може зберігати інформацію в одному вимірі завдяки нещодавно відкритому магнітному перемиканню
— Вчені перетворюють сечу на матеріал, придатний для медичних імплантів
Продукти на основі пилку мають пройти певний шлях, перш ніж потрапити на ринок, додає Ібрагім; зараз головне — передбачити проблеми та розробити стійкі рішення. З іншими біоматеріалами, над якими працюють дослідники, такими як хітозан і целюлоза, ракоподібних або дерево необхідно знищити. Порівняно з цим, пилок значно менш ресурсоємний: «Ми не знищуємо рослину», — каже він. «Ми навіть не знищуємо квіти».
Ця стаття вперше з’явилася в журналі Knowable, некомерційному виданні, що займається забезпеченням доступності наукових знань для всіх. Підпишіться на розсилку журналу Knowable.
Журнал «Знання»
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Вчені звернулися до червоної цибулі для покращення сонячних елементів — і це може зробити сонячну енергетику більш екологічною
Ваші побутові гаджети незабаром можуть бути без батарейок — вчені створюють крихітні сонячні елементи, які можуть живитися від світла в приміщенні
Китайські вчені створили різнокольорові сукуленти, що світяться в темряві та заряджаються сонячним світлом
Крихітні пристрої, що рухаються сонячним світлом, можуть досліджувати таємничу область земної атмосфери
Високотехнологічна «бульбашкова плівка» MIT перетворює повітря на безпечну питну воду — навіть у Долині Смерті
Вчені перетворюють «вічно існуючі хімічні речовини» у воді на фтор за допомогою нового процесу.
Ви довіряєте ШІ?
Штучний інтелект не може розв'язати ці головоломки, які займають у людей лише секунди
Вчені кажуть, що ШІ може вийти з ладу 32 різними способами — від галюцинаційних відповідей до повної невідповідності з людством
Вчені звернулися до червоної цибулі для покращення сонячних елементів — і це може зробити сонячну енергетику більш екологічною
Лінійка навушників Shokz OpenRun Bone Conduction забезпечує преміальну якість звуку та просторове сприйняття для безпечнішого прослуховування під час тренувань — знижки до 31% на ці пропозиції навушників від Amazon
Вчені щойно розробили новий штучний інтелект, змодельований за зразком людського мозку, — він перевершує LLM, такі як ChatGPT, у завданнях мислення. Найновіші новини.
Вчені пропонують використовувати пилок для виготовлення паперу та губок
Залишки стародавніх вірусів складають 40% нашого геному. Вони можуть спровокувати дегенерацію мозку.
2200-річний «складний та витончений» кельтський оберіг воїна свідчить про витончену металообробку залізної доби.
Катастрофічне зіткнення із сусідньою планетою може бути причиною існування життя на Землі сьогодні, натякають нові дослідження
Наукові новини цього тижня: перша у світі трансплантація легень від свині людині, і SpaceX Starship успішно здійснив випробувальний політ
«Я б ніколи не дозволив роботу інкубувати мою дитину»: Опитування щодо «роботів для вагітних» розділило читачів Live Science ОСТАННІ СТАТТІ
1. Вчені пропонують використовувати пилок для виготовлення паперу та губок
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зв'яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “type-news-daily,type-crosspost,exclude-from-syndication,serversidehawk,videoarticle,van-enable-adviser-“
