Científicos usan polen para fabricar papel, esponjas y otros productos

A primera vista, el laboratorio de Nam-Joon Cho en la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, parece un centro de investigación típico: científicos trabajando sin descanso, mesas de trabajo abarrotadas y el zumbido de la maquinaria de fondo. Pero las manchas amarillo-anaranjadas de las batas colgadas en los ganchos delatan que se está estudiando un tema poco habitual.

La mancha polvorienta es polen: granos microscópicos que contienen células reproductoras masculinas que los árboles, las malas hierbas y los pastos liberan estacionalmente. Pero Cho no está estudiando los efectos molestos como la rinitis alérgica, ni lo que el polen significa para las plantas que lo producen. En cambio, este científico de materiales ha pasado una década desarrollando y perfeccionando técnicas para remodelar la rígida capa exterior del polen, hecha de un polímero tan resistente que a veces se le llama “el diamante del mundo vegetal”, y transformar los granos en una consistencia similar a la de la mermelada.

Cho cree que este microgel podría ser un componente versátil para muchos materiales ecológicos, como papel, películas y esponjas.

Mucha gente piensa que el polen, cuando no está fertilizando plantas o alimentando insectos, es un polvo inútil, pero tiene aplicaciones valiosas si se sabe cómo trabajar con él, dice Cho, coautor de una reseña sobre las posibles aplicaciones del polen en el Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering de 2024. No es el único científico que piensa así. Noemi Csaba, investigadora en nanotecnología y administración de fármacos en la Universidad de Santiago de Compostela, en España, quiere desarrollar cápsulas huecas de polen para administrar fármacos a los ojos, los pulmones y el estómago.

Los investigadores que estudian la utilidad del polen para las personas son una especie rara, afirma Csaba. “Me parece un poco sorprendente”, dice. “El polen es un biomaterial muy, muy interesante”.

Ablandar la cáscara

Para empezar a trabajar con el polen, los científicos pueden eliminar la capa pegajosa que rodea los granos mediante un proceso denominado “desengrasado”. La eliminación de estos lípidos y proteínas alergénicas es el primer paso para crear las cápsulas vacías para la administración de fármacos que busca Csaba. Sin embargo, más allá de eso, la cáscara aparentemente impenetrable del polen —compuesta por el biopolímero esporopolenina— había desconcertado durante mucho tiempo a los investigadores y limitado su uso.

El avance se produjo en 2020, cuando Cho y su equipo informaron de que la incubación del polen en una solución alcalina de hidróxido de potasio a 80 grados Celsius (176 grados Fahrenheit) podía alterar significativamente la química de la superficie de los granos de polen, lo que les permitía absorber y retener agua fácilmente.

El polen resultante es tan maleable como la plastilina, afirma Shahrudin Ibrahim, investigador del laboratorio de Cho que ayudó a desarrollar la técnica. Antes del tratamiento, los granos de polen son más parecidos a canicas: duros, inertes y en gran medida no reactivo. Después, las partículas son tan blandas que se pegan fácilmente, lo que permite formar estructuras más complejas. Esto abre numerosas aplicaciones, afirma Ibrahim, mientras sostiene con orgullo un frasco con el líquido amarillento en el laboratorio.

Cuando se vierte en un molde plano y se seca, el microgel se convierte en un papel o una película, dependiendo del grosor final, que es resistente, pero flexible. También es sensible a los estímulos externos, incluidos los cambios de pH y humedad. La exposición a la solución alcalina hace que los polímeros que componen el polen se vuelvan más hidrófilos, o amigables con el agua, por lo que, dependiendo de las condiciones, el gel se hincha o se encoge debido a la absorción o expulsión de agua, explica Ibrahim.

Los investigadores singapurenses creen que esta combinación ganadora de propiedades hace que la película a base de polen sea una promesa para muchas aplicaciones futuras: actuadores inteligentes que permiten a los dispositivos detectar y responder a los cambios en su entorno, dispositivos portátiles para monitorizar la salud y controlar las señales cardíacas, y mucho más. Y dado que el polen es un protector natural contra los rayos UV, existe la posibilidad de que pueda sustituir a ciertos sustratos fotónicamente activos en las células solares de perovskita y otros dispositivos optoelectrónicos.

El laboratorio de Cho también ha demostrado que se puede imprimir sobre papel fabricado a partir de polen. Según Cho, que ha patentado el proceso de producción del microgel, podría ser una alternativa sostenible al papel tradicional para escribir, imprimir y empaquetar. La producción de papel tradicional destruye árboles y consume muchos recursos, ya que se necesitan hasta 13 litros de agua por cada página fabricada. El polen se libera de forma natural en grandes cantidades de las plantas productoras de semillas, y obtener papel a partir de él solo requiere unos sencillos pasos. La tinta se puede eliminar con un simple lavado con una solución alcalina —un proceso que permite reutilizar el papel—.

Además, el microgel de polen congelado forma esponjas porosas. Estas podrían utilizarse para fabricar andamios para ingeniería de tejidos, o para detener hemorragias o absorber derrames de aceite.

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El equipo de Cho suele trabajar con polen de girasol y camelia que compran a bajo precio como mezcla de polen de abeja, principalmente en China. Sin embargo, afirman que su método de hidrólisis alcalina funcionaría bien con una amplia gama de especies vegetales. El polen es abundante, añade Cho: una sola flor de girasol común, por ejemplo, produce entre 25.000 y 67.000 granos cada verano. Además, es fácil de recolectar de las abejas en colmenas comerciales.

Los productos a base de polen aún tienen un largo camino por recorrer antes de llegar al mercado, añade Ibrahim; la clave ahora mismo es predecir los retos y diseñar soluciones sostenibles. Con otros biomateriales en los que están trabajando los investigadores, como el quitosano y la celulosa, es necesario destruir un crustáceo o un árbol. En comparación, el polen requiere muchos menos recursos: “No estamos destruyendo la planta”, afirma. “Ni siquiera estamos destruyendo las flores”.

Artículo traducido por Debbie Ponchner