Los científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur han encontrado una manera de convertir el polen, uno de los materiales más duros en el reino vegetal, en un material blando y flexible, con el potencial de servir como "bloques de construcción" para eldiseño de nuevas categorías de materiales ecológicos.
Los resultados, publicados en Comunicaciones de la naturaleza hoy, muestre cómo utilizaron un proceso químico simple similar a la fabricación de jabón convencional para convertir los granos de polen de los girasoles y otros tipos de plantas en partículas de microgel blandas que responden a varios estímulos.
Sugieren que, junto con los avances en la impresión 3D y 4D, las partículas a base de polen resultantes podrían algún día convertirse en una gama de formas diferentes, incluidos geles de polímero, hojas de 'papel' y esponjas.
Los autores correspondientes de este documento son el Profesor Asistente Song Juha de la Escuela de Ingeniería Química y Biomédica, y el Profesor Cho Nam-Joon y el Profesor Subra Suresh de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales en NTU Singapur.
El profesor universitario distinguido de NTU, Subra Suresh, quien también es presidente de NTU, dijo: "Nuestro equipo de investigación de NTU ha transformado los granos de polen duro más allá de sus límites de rendimiento natural, y los ha convertido en partículas de microgel blandas que alteran sus propiedades en respuesta a estímulos externos. Esto es prometedor para una amplia gama de aplicaciones que son ambientalmente sostenibles, económicamente accesibles y prácticamente escalables ".
Los resultados hasta la fecha también sugieren que la biocompatibilidad de las partículas de microgel a base de polen, lo que significa que no causa una reacción inmunológica, alérgica o tóxica cuando se expone a los tejidos del cuerpo, también la hace potencialmente adecuada para aplicaciones como el apósito para heridas,prótesis y electrónica implantable.
El profesor Cho Nam-Joon, quien ocupa la Cátedra de la Sociedad de Investigación de Materiales de Singapur en Ciencia e Ingeniería de Materiales, dijo: "Nuestros resultados experimentales y computacionales dan una idea de los mecanismos biológicos básicos del polen y demuestran cómo puede alterar la estructura de la pared de polencausan que las partículas de polen se hinchen, al igual que las transformaciones de forma que ocurren durante los procesos biológicos, tales como la danoaglomeración el plegado del grano de polen para evitar la pérdida de agua y la germinación. Los resultados también muestran que podemos ir más allá de los límites de rendimiento de lo quela naturaleza puede lograr por sí misma "
El polen, descrito por los científicos como el diamante del mundo vegetal por sus rasgos indestructibles, encapsula y transporta el material genético masculino de una planta dentro de una estructura de pared compuesta de dos capas mecánicamente distintas: una capa externa resistente exina y una suavey capa interna de celulosa elástica intina.
Cuando se libera de la parte reproductiva masculina de una flor, los granos de polen se deshidratan y los granos individuales se pliegan sobre sí mismos. Por el contrario, cuando estos granos llegan a la estructura reproductiva femenina de la planta, se hidratan y germinan, con un tubo de polen que crece del granoy hacia la parte femenina.
El proceso de crecimiento del tubo de polen está controlado por enzimas dentro de la estructura de la pared de polen que alteran la elasticidad de la pared y conducen a cambios estructurales. Estos procesos, que conducen a cambios estructurales en la pared de polen, inspiraron al equipo de NTU a intentar remodelar todo el polenestructura de la pared y altera sus propiedades materiales, utilizando un proceso similar al de la fabricación de jabón convencional.
Los granos de polen de la planta de girasol, con su capa pegajosa de 'cemento de polen' a base de aceite eliminada, se incubaron en condiciones alcalinas durante hasta 12 horas. Esto suavizó las dos partes de la pared de polen, y las partículas de grano de polen se hincharon yse volvió más similar al gel. Cuanto más tiempo se incubaron los granos, más parecido al gel se volvió el material resultante.
En simulaciones por computadora, el equipo también descubrió que las propiedades elásticas de las capas de la pared externa e interna deben estar dentro de un rango preciso para que el material derivado del polen exhiba este comportamiento similar al gel, lo que sugiere que para una partícula de polen individual,Existe una vía química y física que determina si la hidratación conduce a una germinación exitosa.
El profesor asistente de NTU Song Juha dijo: "Nuestro estudio inspira una investigación futura para comprender cómo la ciencia de los materiales del polen podría influir en el éxito reproductivo de las plantas".
Además de los Profesores Suresh, Cho y Song, la lista de autores incluye al Profesor Asociado Li Hua, becarios de investigación Dr. Fan Teng-Fei y Dr. Shi Qian, estudiantes graduados Soohyun Park y Mohammed Shahrudin Ibrahim, investigador asociado Yang Yun, todos deNTU; y Zhang Xingyu, Liu Qimin, Yoohyun Song, Hokyun Chin, Natalia Mokrzecka, anteriormente de NTU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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