חוקרי האוניברסיטה העברית גילו סוג חדש של ננו-חלקיקים בצורת מגן דוד

ראש המרכז לננו-טכנולוגיה באוניברסיטה פרופ’ אורי בנין:
זו פריצת דרך שתוכל לסייע לאבחון סוכרת ולשימוש באנרגיית השמש ליצירת “דלק ירוק”

סוג חדש של חלקיקים בגודל ננו-מטרי (ננו-מטר=ביליונית המטר) הדומים בצורתם למגן דוד, התגלה באחרונה ע”י חוקרים מן המרכז לננו-מדע ולננו-טכנולוגיה של האוניברסיטה העברית. לדברי החוקרים, התגלית תסייע בפיתוח שיטות חדשות לזיהוי גלוקוז באבחון מחלת הסוכרת וכן בתהליך ניצול אנרגית השמש והפיכתה לדלק נקי.

חוקרי האוניברסיטה העברית, אשר מחקרם פורסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Nature Materials, מאמינים שלתגלית תהיה תרומה מכרעת בפיתוח ננו-חלקיקים מורכבים שמשלבים חומרים שונים באותו חלקיק. שילוב חומרים כזה מקנה לננו-חלקיקים מורכבים מגוון של פונקציות.

החלקיקים בצורת מגן דוד נוצרו ע”י קבוצת המחקר בראשותו של פרופ’ אורי בנין, העומד בראש המרכז לננו-מדע ולננו-טכנולוגיה בפקולטה למדעי הטבע באוניברסיטה העברית, בעת שעסקו בניסיון לפתח סוגים חדשים של ננו-חלקיקים (חלקיקים שגודלם קטן פי 10,000 מרוחב שערת אדם).

החוקרים עסקו בפיתוח ננו-חלקיקים חדשים העשויים משני סוגי חומרים המחוברים זה לזה. עד לתגלית זו הצליחו מדענים לייצר רק ננו-חלקיקים בהם חומר אחר מכיל את השני (בדומה לביצה וחלמון) וכן ננו-חלקיקים בהם חומר מסוים יוצר איים על גבי השני (בדומה לראש של גפרור על פני מקל הגפרור). במחקר זה התרחש דבר מפתיע כאשר פוסט דוקטורנטית של פרופ’ בנין, ד”ר ג’נט מקדונלד, ניסתה לייצר חלקיקים ננו-מטריים המורכבים מנחושת גופרתית (חומר מוליך למחצה, זול ונפוץ) וממתכת מסוג רותניום הידועה בתכונותיה הכימיות המעולות. בניגוד לציפיות לקבל צורה של “איים”, גילו החוקרים שהחלקיקים שיצרו הם מפוספסים ודמויי מגן דוד, למעשה הם ייצרו את ה”ננו-מגן דוד” הראשון.

לאחר הגילוי המפתיע ניסו החוקרים להבין מהו המבנה התלת מימדי של החלקיקים החדשים. לקח כמה חודשים לפענח את התעלומה בעזרתם של ד”ר מאיה בר סדן וד”ר לותר האובן ממרכז המחקר ביוליך בגרמניה. החוקרים יצרו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני תמונה תלת ממדית של החלקיקים וגילו שהמבנים בצורת מגן דוד הם בעצם “ננו-כלובים”. מדובר בננו-חלקיקים בצורת גביש בעל חתך של 6 צלעות (משושה). לכל חלקיק מסגרת מתכת זעירה העוטפת אותו כמו כלוב של ציפור אך בגודל קטן פי מאה מיליון. בשל צורת החתך המשושה, נראים החלקיקים במבט מלמעלה כבעלי צורה של מגן דוד – צורה שאף חוקר לא ראה עד כה.

המחקר על אודות היישומים האפשריים של הננו מגן דוד הוא רק בחיתוליו אך כבר מראה שהמבנים לא רק יפים אלא שההרכב וצורת הכלוב הופכת אותם גם לשימושיים ביותר. היישום הראשון שהחוקרים הדגימו הינו בתחום הדיאגנוסטיקה – הם ציפו אלקטרודה עם ננו-כלובים והוכיחו כי ניתן לגלות בעזרת ההתקן החדש כמויות זעירות של מי-חמצן. גילוי מי-חמצן הוא השלב הראשון בפיתוח חיישנים טובים יותר של גלוקוז ולכך השלכות רפואיות חשובות, לרבות באבחון סוכרת. הסתבר שכלוב הבנוי משני חומרים היה חיוני ליצירת ההתקן הרגיש – התקן דומה עם ננו חלקיקי נחושת סולפידית בלבד לא פעל ורק השילוב עם הכלוב המתכתי העוטף ותכונות הנחושת הסולפידית, פעלו כגלאי רגיש.

לפרופ’ אורי בנין ולצוות חוקריו יש תקוות גדולות לגבי היישומים האפשריים של חלקיקי המגן דוד בגודל הננו-מטרי, וכעת בודק צוות המחקר האם החומרים הללו יכולים לשמש כחיישנים למטרות רפואיות וסביבתיות אחרות, והאם ניתן להשתמש בהם כדי להפוך את אנרגיית השמש ל”דלק ירוק”.

פרופ’ בנין יהיה אחד המרצים בכנס ננו ישראל שיתקיים בת”א ב-6-8 בנובמבר.