Papier, sponzen en sensoren die het nieuwe pollen aanbieden aan de mensheid
Op het eerste gezicht lijkt de workshop van Nam Jun Tsso aan de Nanyang University of Technology van Singapore op een typisch onderzoekscentrum. Wetenschappers die hard werken, banken vol apparatuur, de zoemende machine op de achtergrond. Maar de oranje-gele vlekken op de witte T-shirts die aan de hangers hangen, duiden op een minder gebruikelijk studieobject. Het is een pollen dat onderzoekers veranderen in verschillende nuttige en milieuvriendelijke objecten voor mensen.
De verfkleur is pollen: kleine korrels die mannelijke reproductieve cellen bevatten die seizoensbomen, onkruid en grassen afgeven. Maar de TSO bestudeert niet de vervelende effecten zoals allergische rhinitis, noch de rol van pollen voor de planten die het creëren. Integendeel, de materialenwetenschapper heeft meer dan tien jaar meer dan een decennium gewijd aan de ontwikkeling en verbetering van technieken om de stijve buitenste pollenschaal te hervormen, gemaakt van een polymeer dat zo wreed is dat het vaak “de diamant van de plantenwereld” wordt genoemd, waardoor de bonen een textuur worden veranderd.
Deze microtzel kan, zoals de TSO gelooft, een flexibele bouwsteen zijn voor veel ecologische materialen, zoals papier, visuele afdrukken (film), sponzen en meer.
“Velen geloven dat pollen wanneer het geen planten bemest of insecten voedt, gewoon nutteloos stof is, maar waardevolle toepassingen heeft als u weet hoe u het moet gebruiken”, zegt TSO Cho, die een overzicht heeft ondertekend van mogelijke pollentoepassingen in de “Jaarlijkse beoordeling van chemische en biomoleculaire engineering”.
Maar hij is niet de enige die erover nadenkt. Novi Ksaba, onderzoeker van nanotechnologie en gerichte medicatie aan de Universiteit van Santiago de Composthela in Spanje, wil holle ronde capsules ontwikkelen als beschermende medicijnen voor de ogen, longen en longen.
“Onderzoekers die het nut van pollen voor mensen bestuderen, zijn zeldzaam. Ik vind het een beetje raar. Pollen is een zeer interessant biomateriaal”, zegt Ksamba.
Om de verwerking van pollen te beginnen, kunnen wetenschappers de plakkerige coating rond de korrels verwijderen in een proces dat afbuiging wordt genoemd. De verwijdering van deze lipiden en allergene eiwitten is de eerste stap in het maken van lege capsules voor gerichte medicatie zoals KSABA wenst. De schijnbaar ontoegankelijke pollenschaal gemaakt van biopolymeerbollen had de onderzoekers echter al jaren verward en beperkte het gebruik ervan.
Een eerste ontwikkeling kwam in 2020, toen TSO en zijn team rapporteerden dat pollenincubatie in kaliumhydroxide-oplossing voor 80 graden Celsius de oppervlaktechemie aanzienlijk kon veranderen door het mogelijk te maken en gemakkelijk water te behouden.
“Wanneer gemonteerd op een vorm en droog, vormt de microtzel papier of membranen zoals de film, afhankelijk van de uiteindelijke dikte die tegelijkertijd duurzaam en flexibel is. Het is ook gevoelig voor externe stimuli, zoals veranderingen in pH en vochtigheid.
Deze eigenschappen, geloven Singapourische onderzoekers, maken de film gebaseerd op pollen veelbelovend voor toekomstige toepassingen: slimme activatoren waarmee apparaten hun omgeving kunnen detecteren en reageren, draagbare gezondheidssensoren om hartsignalen en meer te controleren. Omdat pollen van nature resistent is tegen ultraviolette straling, zou het bovendien bepaalde substraten in zonnecellen van pervskiet en andere opto-elektronische apparaten kunnen vervangen.
Het TSO-team heeft ook aangetoond dat pollenpapier kan worden afgedrukt en biedt een duurzaam alternatief voor traditioneel papier voor schrijven, afdrukken en verpakkingen. De productie van conventioneel papier vernietigt bomen en is energie-intensief en eist voor elke pagina tot 13 liter water. Integendeel, pollen wordt in grote hoeveelheden planten vrijgegeven en de conversie ervan naar papier vereist enkele stappen. De inkt kan eenvoudig worden verwijderd door in alkalische oplossing te wassen, waardoor het papier kan worden hergebruikt.
Bovendien is het microtzelpollen in de vorm van een gelyofiliseerde spons porositeit en kan het worden gebruikt als een skelet voor weefseltechniek om te stoppen met bloeden of om olievlekken te absorberen.
Het team werkt voornamelijk met pollen van zonnebloem en Camellia die goedkoop kopen als een mengeling van bijenpollen, voornamelijk uit China. Ze zeggen echter dat hun methode goed werkt met veel soorten planten. Het stuifmeel is overvloedig, slechts één zonnebloembloem produceert elke zomer 25.000 tot 67.000 korrels. Bovendien is het gemakkelijk te verzamelen door bijen in commerciële cellen.
“Producten op pollen zijn nog steeds op de markt voordat ze op de markt gaan,” geeft Ibrahim toe, en nu is het voorspellen van potentiële problemen van onderzoekers en levensvatbare oplossingen vinden. In tegenstelling tot andere biomaterialen die de vernietiging van organismen pollen vereisen, is veel minder verergerend voor het milieu: “We vernietigen de plant niet. We vernietigen niet eens de bloemen,” zeggen de onderzoekers.
