小小花粉“变身”神奇生物材料

　　参考消息网9月4日报道 据美国趣味科学网站9月1日报道，乍一看，新加坡南洋理工大学赵南俊教授的实验室与普通科研场所并无二致，但实验室外套上沾染的橙黄色污渍提示，他们正在研究一个不太寻常的课题。

　　这些粉末状污渍是花粉——一种含有植物雄性生殖细胞的微小颗粒。材料科学家赵南俊十年来一直致力于开拓和完善有关技术，以改造花粉的坚硬外壳(由一种聚合物构成，硬度极高，有时被称作“植物界的钻石”)，从而将花粉颗粒转化为果酱般的黏稠物质。

　　赵南俊认为，这种微凝胶有望成为制造多种环保材料——包括纸张、薄膜和海绵——的通用基础原料。

　　认为花粉有着很好应用前景的人并非他一人。西班牙圣地亚哥-德孔波斯特拉大学从事纳米技术与药物传输研究的诺埃米·乔鲍希望，将中间挖空的花粉外壳开发成保护性载体，用于向眼睛、肺部和胃部递送药物。

　　乔鲍说，研究花粉对人类实用价值的科研人员很少。她说：“花粉其实是一种非常有趣的生物材料。”

　　要利用花粉，科学家首先需通过“脱脂”工艺去除花粉颗粒周围的黏性覆盖层。而制造乔鲍设想的用于药物递送的空心胶囊，第一步便是剥离这些脂质和致敏蛋白。除此之外，花粉看起来坚不可摧的外壳(由生物聚合物孢粉素构成)也难以处理，这个问题困扰了研究人员很长时间，并限制了花粉的应用。

　　2020年，研究取得了突破。当时，赵南俊团队报告说，将花粉置于80摄氏度的氢氧化钾碱性溶液中培养，可显著改变花粉颗粒的表面化学性质，使其更容易吸收并保留水分。

　　赵南俊实验室的研究员沙鲁丁·易卜拉欣说，处理后的花粉变得像培乐多彩泥一样柔软。易卜拉欣帮助开发了有关技术。在处理前，花粉颗粒更像弹珠：坚硬、惰性强，基本不与其他物质发生反应。处理后，颗粒变得柔软，极易相互粘连，从而能形成更复杂的结构。易卜拉欣说，这将为花粉开辟众多应用领域。

　　将这种微凝胶倒入扁平模具并干燥后，根据最终厚度的不同，会形成纸张或薄膜。这类材料既坚固又富有弹性。它还对pH值与湿度的改变等外部刺激敏感。易卜拉欣解释说，碱性溶液会使花粉中的聚合物变得更具亲水性，因此在不同条件下，这种凝胶会因吸水或失水而膨胀或收缩。

　　新加坡的研究人员认为，这种优异的特性组合让花粉基薄膜在未来拥有广阔的应用前景，可用于制造智能执行器，使设备能检测并响应周围环境的变化，也可用于制作可穿戴健康监测器以追踪心率信号等。此外，由于花粉天然具有防紫外线特性，它还有可能替代钙钛矿太阳能电池及其他光电子设备中的某些光子活性基底材料。

　　赵南俊的实验室还证明，花粉制成的纸张可用于印刷。赵南俊已为微凝胶的生产工艺申请专利。他说，花粉制造的纸张有望成为传统纸张的可持续替代品，并用于书写、印刷和包装。传统造纸需砍伐树木，资源消耗大，制作一页纸需消耗多达13升水。而花粉会由种子植物天然地大量释放出来，用其造纸只需几个简单步骤。更重要的是，只需用碱性溶液清洗就能去除纸张上的油墨，从而实现纸张的重复利用。

　　此外，冷冻干燥后的花粉微凝胶会形成多孔海绵。这种海绵可用于制作组织工程支架、止血材料，或用于吸收泄漏的石油。

　　赵南俊团队通常使用向日葵和山茶花花粉进行研究。这些花粉作为蜂花粉混合物可以从中国廉价购得。不过研究人员表示，他们开发的碱性水解法适用于多种植物的花粉。

　　易卜拉欣说，花粉基产品要走向市场仍有一段路要走。目前的关键是预判挑战并制定可持续的解决方案。（编译/朱捷）