摘要：乍一看，Nam-Joon Cho 在新加坡南洋理工大学的实验室看起来就像典型的研究设施——科学家们辛勤工作，拥挤的工作台，背景是机械的嗡嗡声。但挂在钩子上的实验室外套上的橙黄色污渍暗示着正在研究的一个不太常见的主题。

经过重新设计，粉状物质可以成为一系列环保物品。

研究人员正在研究花粉粒在医学和工程领域的应用。 （图片来源：科学照片库 - STEVE GSCHMEISSNER via Getty Images

乍一看，Nam-Joon Cho 在新加坡南洋理工大学的实验室看起来就像典型的研究设施——科学家们辛勤工作，拥挤的工作台，背景是机械的嗡嗡声。但挂在钩子上的实验室外套上的橙黄色污渍暗示着正在研究的一个不太常见的主题。

粉状染色剂是花粉：含有雄性生殖细胞的微小颗粒，树木、杂草和草会季节性释放这些细胞。但 Cho 并没有研究花粉热等令人讨厌的影响，也没有研究花粉对制造花粉的植物意味着什么。相反，这位材料科学家花了十年时间开拓和改进技术来重塑花粉的坚硬外壳——由一种坚韧的聚合物制成，有时被称为“植物界的钻石”——将颗粒转化为果酱般的稠度。

Cho 认为，这种微凝胶可以成为许多环保材料的多功能组成部分，包括纸张、薄膜和海绵。

很多人认为花粉，当它不给植物施肥或喂养昆虫时，它是无用的灰尘，但如果你知道如何使用它，它就有有价值的应用，Cho说，他在 2024 年化学和生物分子工程年度评论中与人合着了花粉的预期应用概述.他并不是唯一一个这么认为的科学家。西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学的纳米技术和药物输送研究员诺埃米·查巴 （Noemi Csaba） 希望将镂空的花粉壳开发成保护载体，将药物输送到眼睛、肺部和胃部。

Csaba 说，研究花粉对人类有用性的研究人员是一种罕见的品种。“我觉得这有点令人惊讶，”她说。“花粉是一种非常非常有趣的生物材料。”

要开始处理花粉，科学家可以通过称为脱脂的过程去除谷物周围的粘性涂层。去除这些脂质和致敏蛋白是制造 Csaba 寻求的用于药物输送的空胶囊的第一步。然而，除此之外，花粉看似坚不可摧的外壳——由生物聚合物孢子花粉素组成——长期以来一直难倒研究人员并限制了它的使用。

2020 年取得了突破，当时 Cho 和他的团队报告说，在 80 摄氏度（176 华氏度）的氢氧化钾碱性溶液中孵育花粉可以显着改变花粉粒的表面化学成分，使它们能够轻松吸收和保留水分。

由此产生的花粉与培乐多一样柔韧，Cho 实验室的研究员 Shahrudin Ibrahim 说，他帮助开发了这项技术。在治疗之前，花粉粒更像是弹珠：坚硬、惰性且基本上没有反应性。之后，颗粒非常柔软，很容易粘在一起，从而形成更复杂的结构。易卜拉欣说，这开启了许多应用，他自豪地在实验室里举着一瓶黄棕色雪泥。

当浇注到扁平模具上并干燥时，微凝胶会根据最终厚度组装成纸或薄膜，坚固而柔韧。它对外部刺激也很敏感，包括 pH 值和湿度的变化。易卜拉欣解释说，暴露于碱性溶液会导致花粉的组成聚合物变得更加亲水或喜水，因此根据条件，凝胶会因吸水或排出而膨胀或收缩。

对于技术应用，花粉粒首先被剥离其引起过敏的粘性涂层，这一过程称为脱脂。接下来，如果用酸处理，它们会形成空心孢子花粉素胶囊，可用于输送药物。如果用碱性溶液处理，脱脂的花粉粒会转化为柔软的微凝胶，可用于制造薄膜、纸张和海绵。（图片来源：Knowable Magazine，CC BY-ND)

新加坡研究人员认为，这种成功的特性组合使花粉薄膜成为许多未来应用的前景：允许设备检测和响应周围环境变化的智能执行器、用于监测心脏信号的可穿戴健康追踪器等等。由于花粉具有天然的紫外线防护作用，因此它有可能替代钙钛矿太阳能电池和其他光电器件中的某些光子活性衬底。

Cho 的实验室还证明，可以用花粉制成的纸张打印。Cho 表示，它可能是传统纸张的可持续替代品，用于书写、印刷和包装，他已为微凝胶的生产工艺申请了专利。生产传统纸张会破坏树木并且是资源密集型的，每制作一页需要多达 13 升水。花粉从种子生产植物中自然散装释放，从中提取纸张只需要几个简单的步骤。墨水可以通过简单的碱性溶液清洗来去除——这一过程可以让纸张重复使用。

此外，冻干花粉微凝胶形成多孔海绵。这些可以制成组织工程的支架，或用于止血或吸收漏油。

Cho 的团队通常使用向日葵和山茶花粉，他们以低廉的价格购买这些花粉作为蜂花粉混合物，主要来自中国。但他们表示，他们的碱性水解方法适用于广泛的植物物种。Cho 补充说，花粉很丰富——例如，普通向日葵的一朵小花每年夏天都会结出 25,000 到 67,000 粒谷物。此外，很容易从商业蜂箱中的蜜蜂身上收集。

易卜拉欣补充说，花粉产品在进入市场之前还有一段路要走;现在的关键是预测挑战并设计可持续的解决方案。对于研究人员正在研究的其他生物材料，例如壳聚糖和纤维素，必须摧毁甲壳类动物或树木。与此相比，花粉的资源密集度要低得多：“我们不会破坏植物，”他说。我们甚至没有毁掉鲜花。

来源：解说动漫