סיפור שער לחוקרים מאוניברסיטת תל אביב בכתב העת נייצ'ר ננוטכנולוג'י

 תמונות הממחישות הנתונים מתוך המחקר של גזית ורכס.

בעבר , קבוצותיהן של פרופ' אהוד גזית ופרופ' יהודית רשפון מאוניברסיטת ת”א  הצליחו להדגים את  יכולתם של הננו-צינורות הפפטידים לשפר בצורה משמעותית את הרגישות של סנסורים ביולוגיים אלקטרוכימיים. “ההתאמה הביולוגית, הקשיחות, והיציבות של הצינורות מאפשרת לשלב אותם בהתקנים אלקטרוניים, אופטיים, ואלקטרו-מכאניים שונים. השיטה החדשה שגלינו , לסידור הצינורות , צפויה לשפר עוד בהרבה סנסורים מסוגים שונים לקבלת רגישות מקסימאלית. הסידור של מיליוני “שערות” המסוגלות לזהות חומר נפץ או רעל ביולוגי או כימי על גבי גלאי זעיר, צפויים להוביל להישגים חדשניים מאוד בתחום זה.” אמר פרופ' אהוד גזית .  במעבדה נבחנת גם היכולת של המבנים הפפטידיים לשמש לצורך חומרי ניגוד (contrast agents)  ל-MRI, שחרור איטי של תרופות, והנדסת רקמות.” תחומים אחרים שנראים יותר כ”מדע בדיוני” בשלב זה הם שימוש בננו-צינורות כננו-מזרקים למניפולציה תוך-תאית” הוסיף גזית.

השיטה  החדשה  היא למעשה מענה לאחד האתגרים  הגדולים בננוטכנולוגיה , האתגר של  הסידור המרחבי של מבנים זעירים ננו-מטריים לצורך יצירת התקנים פונקציונאליים שיביאו לידי ביטוי את התכונות המאוד ייחודיות של חומרים זעירים. אתגר  קשה במיוחד מבחינה הנדסית  המצמצם את היכולת לעשות מניפולציות של חומרים זעירים כל כך. באמצעות הביולוגיה  אנו למדים  על תכונות מופלאות של חומרים פשוטים להתארגן בצורה ספונטאנית למבנים מורכבים בעל פעילויות מיוחדות. לימוד של חוקי ההתארגנות והבניה העצמית הביולוגית יכול לתרום רבות לפיתוח הננוטכנולוגיה במאה ה-21.

על פי המחקר האחרון של פרופ' גזית ותלמידיו  נמצא  כי  הצינורות הבנויים מחומר פפטידי מחומר ביולוגי  באמצעות תהליכי התארגנות עצמית, הם לא רק דקים ומסודרים, אלא גם בעלי תכונות כימיות ופיסיקליות יוצאות דופן.

המבניים החדשניים שפותחו ע”י הקבוצה בת”א, מבוססים על אינטראקציות מיוחדות הקרויות אינטראקציות ארומטיות והן הנותנות לחומרים חדשניים תכונות חוזק רב במשקל קל. דוגמה לכך הם סיבי ה-Kevlar המיוחדים המשמשים כסיבים הפלסטיים החזקים ביותר, כפי חמישה מפלדה במשקל זהה. סיבים אלו משמשים לאפליקציות שונות מחיזוק צמיגים ושלדות פלסטיק ועד לשילוב במגני גוף. קבוצת החוקרים  מת”א הייתה מסוגלת ליצור ארכיטקטורה מולקולרית דומה לפולימר המיוחד, אך לא בסיבים של מטרים או סנטימטרים אלא בצינורות הננו-מטרית. החוזק העצום של הצינורות שפותחו באוניברסיטת ת”א, נקבע כבר בעבר הקרוב בשיתוף פעולה עם קבוצות ממכון וייצמן ואוניברסיטת בן-גוריון.

הצינורות הננו-מטריים האלו נמצאו גם עמידים לטמטרפורות ותנאים קיצוניים מה שיאפשר את שילובם בתהליכי ייצור במיקרו-אלקטרוניקה. יתר על כן, המקור הביולוגי של חומרים אלו מאפשר גם את השימוש שלהם בסביבה ביולוגית, מה שיאפשר יישומים רפואיים וביוטכנולוגיים הדורשים אינטראקציה ישירה עם מערכות חיות.

..

פרופ' אהוד גזית הוא מדען בינלאומי, חבר במחלקה למיקרוביולוגיה מולקולרית ולביוטכנולוגיה באוניברסיטת ת”א ובעל מינוי אורח במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT). הוא חבר הנהלת המרכז לננו-מדע וננוטכנולוגיה באוניברסיטת ת”א, מוביל תוכנית מחקר אסטרטגי בתחום הננו-טכנולוגי במסגרת רשת מצוינות של הקהילה האירופית, וחבר במספר מערכות כתבי עת בתחום הננו-מדע, ננוטכנולוגיה, והביוכימיה.

 מחקריו שזכו לפרסום עולמי בקהילה המדעית  ובכתבי העת המובילים בעולם,( דוגמאות של NYT )  עוסקים בתהליכי ההרכבה העצמית במערכות ביולוגיות, כימיות וביוכימיות.  פרופ' גזית גילה את האלמנטים המינימאליים המובילים ליצירת סיבים עמילואידים ננו-מטריים במחלות כמו אלצהיימר וסוכרת וגילויים אלו משמשים עכשיו לפיתוח תרופות. אפיון ההכרה המולקולרית המובילה לבניית הסיבים הננו-מטריים הובילה לפיתוח אבני בניין לננו-צינורות, ננו-כדורים, וג'לים בעל סדר ננו-מטרי. מבנים אלו יוכלו לשמש בין היתר לצורך בניית סנסורים רגישים במיוחד, חומרי ניגוד להדמיה מגנטית גרעינית (MRI) והולכת תרופות.     

 שער כתב העת המוקדש למחקרם של גזית ורכס