对于过敏症患者来说，花粉可能会令人烦恼。但科学家们正利用这种粉状物质制造纸张、海绵等产品。

乍一看，新加坡南洋理工大学 Nam-Joon Cho 的实验室和你典型科研设施没什么两样——科学家们辛勤工作，工作台拥挤不堪，背景中机器轰鸣。但挂在钩子上的实验服上的橙黄色污渍，暗示着研究内容可能有些不寻常。

这种粉末状的污渍是花粉：微小的颗粒，含有植物、杂草和草类季节性释放的雄性生殖细胞。但 Cho 并非研究过敏性鼻炎等令人烦恼的影响，也不是研究花粉对制造它们的植物意味着什么。相反，这位材料科学家花费了十年时间，开创并完善了重塑花粉坚硬外壳的技术——花粉外壳由一种如此坚韧的聚合物构成，以至于有时被称为“植物界的钻石”——将花粉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通用构件，包括纸张、薄膜和海绵。

Cho 是 2024 年《化学与生物分子工程年鉴》中关于花粉潜在应用的概述的合著者。他说：“很多人认为花粉，当它不为植物授粉或喂养昆虫时，就是无用的灰尘，但如果你知道如何利用它，它就有宝贵的应用。”他并非唯一这样认为的科学家。西班牙圣地亚哥-德孔波斯特拉大学的纳米技术和药物递送研究员 Noemi Csaba 希望将掏空的花粉壳开发成保护性载体，用于将药物递送到眼睛、肺部和胃部。

Csaba 说，研究花粉对人类有用性的研究人员是稀有品种。“我有点惊讶，”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，科学家可以通过一个称为脱脂的过程去除花粉颗粒周围的粘性涂层。去除这些脂类和过敏性蛋白是制造 Csaba 所寻求的空囊以进行药物递送的第一步。然而，除此之外，花粉看似坚不可摧的外壳——由生物聚合物孢粉素构成——长期以来一直让研究人员感到困惑，并限制了它的使用。

2020 年，Cho 和他的团队报告说，在 80 摄氏度（176 华氏度）的碱性氢氧化钾溶液中培养花粉，可以显著改变花粉颗粒的表面化学性质，使其能够轻松吸收和保持水分，这是一项突破。

Cho 实验室的研究员 Shahrudin Ibrahim 帮助开发了这项技术，他说，由此产生的花粉像橡皮泥一样有弹性。在处理之前，花粉颗粒更像弹珠：坚硬、惰性且基本不反应。之后，颗粒变得如此柔软，以至于它们很容易粘在一起，从而形成更复杂的结构。Ibrahim 说，这为许多应用打开了大门，他在实验室里自豪地举起一瓶黄褐色的粘稠物。

当将微凝胶浇注到平面模具上并干燥时，它会组装成纸张或薄膜，具体取决于最终厚度，这种纸张或薄膜坚固而柔韧。它对包括 pH 值和湿度变化在内的外部刺激也很敏感。Ibrahim 解释说，暴露于碱性溶液会使花粉的组成聚合物变得更具亲水性，或者说更喜欢水，因此根据条件，凝胶会因吸收或排出水分而膨胀或收缩。

新加坡的研究人员认为，这种出色的性能组合使基于花粉的薄膜有望用于许多未来应用：用于检测和响应周围环境变化的智能执行器，用于监测心信号的可穿戴健康追踪器等等。由于花粉本身具有紫外线防护功能，因此有可能在钙钛矿太阳能电池和其他光电子设备中替代某些光敏基板。

Cho 的实验室还证明，用花粉制成的纸可以进行印刷。根据获得了微凝胶生产工艺专利的 Cho 的说法，它可能是传统纸张的环保替代品，可用于书写、印刷和包装。生产传统纸张会破坏树木，并且资源消耗巨大，每制造一张纸需要消耗高达 3.5 加仑的水。花粉是从种子生产植物中大量自然释放的，将其转化为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去除——这个过程可以重复使用纸张。

此外，冷冻干燥的花粉微凝胶会形成多孔海绵。这些可以制成组织工程的支架，或者用于止血或吸收石油泄漏。

Cho 的团队通常使用向日葵和山茶花的花粉，他们将其作为蜂花粉混合物便宜地购买，主要来自中国。但他们表示，他们的碱性水解方法也适用于多种植物。Cho 补充说，花粉非常丰富——例如，一朵普通的向日葵小花，在每个夏天都会产生 25,000 到 67,000 粒花粉。此外，它们很容易从商业蜂箱的蜜蜂身上收集。

Ibrahim 补充说，基于花粉的产品距离上市还有一段路要走；目前的关键是预测挑战并制定可持续的解决方案。与研究人员正在研究的其他生物材料，如壳聚糖和纤维素相比，需要破坏甲壳类动物或树木。相比之下，花粉的资源消耗要少得多：“我们没有破坏植物，”他说。“我们甚至没有破坏花。”

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