אוני. בר אילן חושפת את מרכז הננו טכנולוגיה

• 17 קבוצות מחקר בראשות בכירי המדענים בארץ ובעולם מקרבות את העתיד אלינו• הפתרון לסרטן כבר בדרך • תרופות המנווטות עצמן ליעדם כבר בהישג יד • גרביים שאינן מסריחות ירעננו את כפות רגלינו • התלות בנפט תתערער• מדע לא בדיוני •

אבי בליזובסקי

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/nanobiu200904.html

ננו-טכנולוגיה הוא תחום המחקר החם ביותר בשנים האחרונות. קבוצות מחקר מכל העולם שוקדות על פיתוחים חדשים וחקר הנושא, שיוכלו לגרום לשינויים דרמטיים בחיינו.
המרכז לחקר חומרים מתקדמים וננו-טכנולוגיה באוניברסיטת בר-אילן קיים כבר כ-7 שנים ומפעיל 17 קבוצות מחקר בראשות אנשי מחקר בכירים, מהמחלקות לפיזיקה וכימיה, העובדים יחד עם 150 דוקטורנטים וסטודנטים בוגרי תארים מתקדמים.
המרכז שם לעצמו למטרה להעמיק את המחקר בתחום הננו-טכנולוגיה ולפתח גישות חדשות ליצירת חומרי-ננו.
בחמש השנים האחרונות פרסמו מדעני המרכז למעלה מ-400 מאמרים בעיתונים מדעיים מקצועיים מהמכובדים ביותר בעולם והמרכז הוכר כאתר הדרכה לפיתוח שיטות ייצור של חומרים בקנה מידה ננו-מטרי, בתוכנית מרכזי מארי קירי האירופאית. הכרה בין לאומית זו מאפשרת למרכז לחומרים מתקדמים וננו-טכנולוגיה בבר-אילן להכשיר סטודנטים מכל רחבי אירופה ביצירת חומרים ננו-מטריים.
המרכז לחומרים מתקדמים וננו-טכנולוגיה באוניברסיטת בר-אילן, בהנהלת פרופ' חיים סוקניק, מפעיל תוכניות מחקר בתחומים שונים: תאים סולאריים, חיישנים, סוללות נטענות, מוליכות, פוטוניקה, תכונות מכאניות וחשמליות של מערכות בקנה מידה ננו-מטרי ועוד.
תחומים אלו אינם נשארים רק בגדר המחקר המדעי האקדמי, וחוקרי המרכז מפתחים אמצעים שיוכלו ליישם את חומרי הננו בחיי היומיום של כולנו.
חומרים קטנים בשירות הרפואה
חלקיקים אנטיבקטריאליים
במרכז בבר-אילן שוקדים על פיתוחם של חלקיקים ננו-מטריים אנטיבקטריאליים, שיאפשרו, לדוגמא, את שילובם באמצעי חבישת פצעים, בכדי למנוע זיהומים ולזרז את תהליך הריפוי. זוהי בשורה חשובה ביותר לכל תחום הטיפול בכוויות, הידוע בזמן החלמה ארוך במיוחד ומלווה בזיהומים. אפשרות מעניינת נוספת נבחנת על ידי פרופ' אהרון גדנקן וקבוצת המחקר שלו. אלה פועלים לשילובם של חלקיקים אנטיבקטריאליים בביגוד. כך נוכל, למשל, להיפטר מבעית הניחוח המוכר המופץ מהגרביים שלנו! פרופ' גדנקן הוא אחד מבכירי מדעני המרכז לחומרים מתקדמים. הוא פרסם למעלה מ-200 מאמרים מדעיים בתחום הננו ב-6 השנים האחרונות, זכה במלגות ובמענקי מחקר רבים, וכיהן כדיקן הפקולטה למדעי הטבע. לזכותו פטנט רשום על שיטה חדשה להפקת החומר “סילקון קרביד” כחומר ננו-מטרי, המשמש לייצור אפודי מגן.

שתלים רפואיים
תחום רפואי נוסף בו הננו-טכנולוגיה עשויה להועיל הוא שתלים. מדובר בציפוי התקנים מלאכותיים, המיועדים להשתלות, בחומרים ננו-מטריים, שיקלו על קליטת השתלים והסתגלות החולה אליהם. הציפוי יוכל לדמות את פני השטח של האיבר הטבעי אותו מחליף השתל, מבלי לפגוע בפעילות השתל ובתכונותיו הרצויות. ציפויים אלו מפותחים על ידי פרופ' חיים סוקניק, שנוסף על תפקידו כראש המרכז לחומרים מתקדמים וננו-טכנולוגיה, מכהן כראש “מרכז Minerva” לחומרים וציפויים בקנה מידה ננו-מטרי בבר אילן וכראש אתר הלימוד של “מארי קירי” באוניברסיטה. הציפויים שמפתח סוקניק דקים במיוחד ומאפשרים לשמור על תכונותיו של החומר המצופה. אפשרות זו הופכת את הציפויים הללו לנדרשים בתחומים רבים ומגוונים כגון בניית מטוסים, בידוד חשמלי, בידוד תרמי, האטת פירוקם של חומרים, כגון חומרי הדברה ועוד.

טיפול בסרטן
הכרזת המלחמה העולמית במחלת הסרטן יצרה פניות לכיוונים שונים למציאת פתרון. פרופ' שלמה מרגל וקבוצת המחקר שלו בוחנים פתרון אפשרי אחד: חלקיקים ננו-מטריים חלולים ומתכלים שיוכלו לשאת על גבם תרופה ולמקדה ישירות לתא סרטני או חולה, מבלי לפגוע בתאים בריאים בסביבתו. טכנולוגיה דומה של חלקיקים “נשאים” תאפשר גם נשיאת גן והחדרתו לתא ביולוגי. אפשרות זו תחולל מהפכה בתחום הרפואה והגנטיקה – שליטה בהרכבו הגנטי של התא!
אפשרות נוספת למציאת אור בקצה מנהרת הסרטן מציעה קבוצת המחקר בראשותו של פרופ' בנימין ארנברג, בכיר חוקרי המרכז לחומרים מתקדמים וננו-טכנולוגיה, בוגר המרכז הגרעיני בשורק ומכון וייצמן. בדומה לשיטת ההקרנות הנהוגה כיום, החוקרים מפתחים שיטת טיפול פוטו-דינאמית יעילה יותר, בשיתוף פרופ' צבי מליק מהפקולטה למדעי החיים. שיטה זו משמעה שימוש באנרגיית אור המוקרנת לאזורים הפגועים בגוף החולה, שבהם נמצא חומר אחר שבולע את האור. בליעת האור יוצרת חומר רעיל מאוד, אשר פוגע והורג את התאים הסרטניים. פרופ' ארנברג חוקר אפשרויות לשיפור שיטת טיפול זו באמצעות שימוש בטכניקות ננו-מטריות, שיסייעו באספקה מכוונת ומדוייקת של החומר הפעיל ובכך ימזערו את הנזק לסביבת הגידול, המהווה את החסרון העיקרי לשיטה זו.

דימות רפואית משופרת
בעיה מוכרת בתחום הדימות הרפואית היא השימוש בחומרים רדיואקטיביים העלולים להזיק למשתמשים בהם. פרופ' מרגל ועמיתיו מפתחים חלקיקים כדוריים קטנטנים, אותם ניתן להזריק למערכת הדם לצורך צילומי דימות, כגון MRI, רנטגן ואולטרסאונד. החומר החדש שמפתחים מרגל וקבוצתו אינו רדיואקטיבי, ומתכלה או יוצא מהגוף ללא גרימת נזק. יתרון נוסף, ואולי העיקרי של חומר זה, הוא השיפור באיכות וחדות התמונה המתקבלת. תכונותיהם המגנטיות הייחודיות של הכדורים הקטנים, המתקבלות הודות לגודלם המזערי, מגדילות את הניגודיות בתמונת הדימות ובכך משפרות את איכותה.

דבקים ביולוגיים
פרופ' מרגל וקבוצתו מפתחים גם “דבקים ביולוגיים” שיסיעו באיחוי, חבישת וריפוי פצעים. הדבקים הביולוגיים הם בשורת חיים לחולי המופיליה ולבעלי בעיות קרישת דם אחרות, שכן הם מדמים את התהליך הטבעי של קרישת הדם ועצירת דימומים. כמו כן, דבקים אלו יוכלו בעתיד להחליף את השימוש בתפרים בעקבות פציעות או ניתוחים ויחסכו את הצלקות שמתלוות אליהם. הבעיה בדבקים אלו היא רגישותם. הם זקוקים לתנאי אחסון וטיפול מיוחדים, דבר הגורם לבזבוז ולקשיים רבים. פרופ' מרגל פיתח שיטה ייחודית לקשירת אחד מחומרי הדבק, המרכיבים כל דבק ביולוגי, לחלקיקים ננו-מטריים המתכלים מעצמם ואינם רעילים. כך ייצב אותו והפך אותו לעמיד יותר מבלי שיאבד מתכונותיו. על פיתוח זה הוגשה בקשה לפטנט עולמי.
פרופ' מרגל רכש לעצמו מקום של כבוד בתחומו כשרשם לזכותו 21 פטנטים עולמיים וכ-100 מאמרים מדעיים.

איכות הסביבה וסביבה איכותית
אנרגיה סולארית זמינה
אנשי המרכז מתמודדים עם הצרכים החדשים של העולם המודרני המתפתח. מחסור האנרגיה העולמי הוא אחת המצוקות המטרידות ביותר בזמננו. פרופ' אריה צבן וקבוצתו מציעים פתרון: משטחים שעליהם תאים סולאריים המורכבים מחלקיקים ננו-מטריים מצופים בחומרי צבע. הללו מאפשרים בליעת אור והפיכתו לאנרגיה, בעיקר חשמלית, בצורה זולה יותר מהאפשרית כיום. גודלם הקטן של החלקיקים הוא שעושה את ההבדל. חלקיקים קטנים פירושם שטח פנים גדול יותר, ולכן יכולת הקליטה המשופרת.
פרופ' צבן, טייס קרב במילואים, זכה במלגות והוקרות רבות על מפעלו המדעי. ביניהם תואר “המדען הצעיר המצטיין” של האגודה הישראלית לכימיה לשנת 2001, פרס לנדאו ובמלגות ע”ש רוטשילד ואשכול.
ההתעניינות עולמית במחקר זה רבה, הן מצד גורמים מדעיים והן מצד גורמים מסחריים. כעת נותר רק להתאים את החומרים המתקדמים הללו לתהליכים התעשייתיים הקיימים וכך תהפוך האנרגיה הסולארית זמינה לקהל הרחב.
סוללות חכמות ו”ירוקות”
ההתפתחויות הטכנולוגיות של ימינו יוצרות תלות עולמית הולכת וגדלה בסוללות. דוגמאות לכך הם שווקי הסלולר והמחשבים הניידים. קיים צורך בסוללות עם משך חיים ארוך וכושר טעינה טוב יותר. בשל השימוש הרב בסוללות, נוצר הכרח בהפחתת הנזק הסביבתי שנגרם בעקבות השלכתן בסיום חייהן. פרופ' דורון אורבך וקבוצתו במרכז לננו-טכנולוגיה בבר אילן נמנים על החוקרים המתקדמים בעולם בתחום פיתוח סוללות נטענות מתקדמות. החוקרים מנסים לענות על צרכים אלו על ידי פיתוח סוללות שקצותיהם, החיוביים והשליליים, עשויים מחומרים ננו-מטריים. חומרים אלה משפרים את איכות הסוללה ותפקודה. במקביל, החוקרים פועלים למזעור הנזק לסביבה על ידי מעבר לשימוש במגנזיום בסוללות שכאלו. המגנזיום מוכר כחומר “ירוק” יותר לסביבה, לעומת הליתיום שבשימוש כיום. השימוש במגנזיום יהווה יתרון עבור ישראל, שכן ים המלח הוא בין המקורות הטבעיים הגדולים ביותר בעולם להפקת מגנזיום.
גורמים אקדמיים ומסחריים זיהו את חשיבותו של מחקר זה ובחרו לסייע בהתקדמותו ובמימונו.
פרופ' אורבך נחשב לאחד המדענים הבכירים בבר אילן, פרסם למעלה מ-200 מאמרים מדעיים ומכהן כראש המחלקה לכימיה.

אמצעי המימון
החמצן הכלכלי של המרכז לחומרים מתקדמים וננו-טכנולוגיה באוניברסיטת בר-אילן מגיע מגופים מסחריים ומוסדות אקדמאיים שונים כגון “הקרן הלאומית למדע”,BSF האמריקאי ואיגוד “Minerva” גרמניה-ישראל. כמו כן, המרכז זוכה למימון ממשלתי של משרד המסחר והתעשייה, משרד הביטחון, וכן כחלק מתוכנית “מגנ”ט” הממשלתית, התומכת בשיתוף פעולה בין קבוצות אקדמיות ומסחריות שונות בישראל.

וזוהי רק ההתחלה…
נוסף על קבוצות המחקר שצויינו כאן, המרכז לחומרים מתקדמים וננו-טכנולוגיה מפעיל 11 קבוצות נוספות בהן נערכים מחקרים בסיסיים בתחום הננו-טכנולוגיה, בדרגות התקדמות שונות. מחקרים אלו מכשירים את הקרקע לפיתוחים נוספים שיוכלו לשפר את חיינו. הם משלימים את התמונה החסרה על הננו-טכנולוגיה, אותה עולם המדעם לומד להכיר רק עכשיו.

ידען ננו טכנולוגיה

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~956163307~~~57&SiteName=hayadan