Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) ha encontrado una forma de convertir el polen, uno de los materiales más duros del reino vegetal, en un material suave y flexible, con el potencial de servir como 'bloques de construcción' para el diseño de nuevas categorías de materiales ecológicos.

Los resultados, publicado en Comunicaciones de la naturaleza hoy dia, muestran cómo utilizaron un proceso químico simple similar a la fabricación de jabón convencional para convertir los granos de polen de girasoles y otros tipos de plantas en partículas de microgel suaves que responden a diversos estímulos.

Sugieren que, junto con los avances en la impresión 3-D y 4-D, las partículas resultantes a base de polen podrían algún día convertirse en una variedad de formas diferentes, incluidos geles de polímero, hojas de 'papel' y esponjas.

Los autores correspondientes de este artículo 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 de la NTU Singapur.

Subra Suresh, profesora universitaria distinguida de la NTU, quien también es el presidente de NTU, dijo:"Nuestro equipo de investigación de NTU ha transformado los granos duros de polen más allá de sus límites naturales de rendimiento, y los convirtió en partículas blandas de microgel que alteran sus propiedades en respuesta a estímulos externos. Esto es prometedor para una amplia gama de aplicaciones que son ambientalmente sostenibles, económicamente asequible, y prácticamente escalable ".

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 un efecto inmunológico, reacción alérgica o tóxica cuando se expone a los tejidos corporales; también lo hace potencialmente adecuado para aplicaciones como apósitos para heridas, prótesis, y electrónica implantable.

Profesor Cho Nam-Joon, quien ocupa la Cátedra de la Sociedad de Investigación de Materiales de Singapur en Ciencia e Ingeniería de Materiales, dijo:"Tanto nuestros resultados experimentales como computacionales dan una idea de los mecanismos biológicos básicos del polen, y demostrar cómo la alteración de la estructura de la pared del polen puede hacer que las partículas de polen se hinchen, de manera muy similar a las transformaciones de forma que ocurren durante procesos biológicos como la iniquidad (el plegamiento 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 desempeño de lo que la naturaleza puede lograr por sí misma ".

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 por dos capas mecánicamente distintas:una capa exterior resistente (exina), y una capa interna de celulosa suave y elástica (intine).

Cuando se libera de la parte reproductora masculina de una flor, los granos de polen se deshidratan y los granos individuales se pliegan sobre sí mismos. En cambio, cuando estos granos llegan a la estructura reproductiva femenina de la planta, se hidratan y germinan, con un tubo polínico que crece fuera del grano y hacia la parte femenina.

El proceso de crecimiento del tubo polínico está controlado por enzimas dentro de la estructura de la pared del polen que alteran la elasticidad de la pared y provocan cambios estructurales. Estos procesos, conduciendo a cambios estructurales en la pared de polen, inspiró al equipo de NTU a intentar remodelar toda la estructura de la pared del polen y alterar sus propiedades materiales, utilizando un proceso similar al de la fabricación de jabón convencional.

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 ablandó las dos partes de la pared de polen, y las partículas de los granos de polen se hincharon y se volvieron más gelatinosas. Cuanto más tiempo se incubaron los granos, cuanto más parecido a un gel se volvía el material resultante.

En simulaciones por computadora, El equipo también descubrió que las propiedades elásticas de las capas de la pared exterior e interior deben estar dentro de un rango preciso para que el material derivado del polen exhiba este comportamiento similar a un gel. sugiriendo que para una partícula de polen individual, existe una vía química y física que determina si la hidratación conduce a su germinación exitosa.

El profesor asistente de la 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".